MEDICIONES DE MAGNITUDES FÍSICAS Y SUS INCERTIDUMBRES

Laboratorio de Mediciones y Teoría de Errores

Universidad Nacional de Colombia Sede Palmira

Curso de Física Mecánica

Profesor: Carlos Pitre Andrade

Octubre de 2021

Estudiantes

Yonier Estiven Camacho Gomez 0120013

Eliana Angelica Miranda Quesada 119548

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Física Mecánica

Profesor Carlos Segundo Pitre

Laboratorio Virtual 1: Mediciones y Teoría de Errores  

Objetivo General

∙ Analizar la teoría de errores aplicada a ciertas mediciones

Objetivos específicos

∙ Identificar los conceptos y definiciones relacionadas con el proceso de medición.

∙ Calcular los errores relacionados en un proceso de medición.

MEDICIONES DE MAGNITUDES FÍSICAS Y SUS INCERTIDUMBRES

La ciencia física tiene como objeto de estudio la Naturaleza. Para comprenderla observa su comportamiento, establece hipótesis, experimenta en el laboratorio replicando los fenómenos a pequeña escala con el propósito de comprobar, ajustar o descartar las hipótesis iniciales. En el proceso de experimentación en el laboratorio, es donde la física ha logrado estandarizar una serie de procedimientos que permiten el control del experimento y un manejo adecuado de la base de datos generados, con el objetivo que al procesarlos tengamos certeza de los resultados.

 Como se trata entonces de describir cualitativa y cuantitativamente los fenómenos de la naturaleza, cuando vamos al laboratorio realizamos un proceso de observación y medición de diferentes factores físicos que intervienen en el fenómeno. La medida hecha se representa por un número y su respectiva unidad. Esta medida puede estar afectada por múltiples variables: como la calidad de los instrumentos, la pericia del experimentador, temperatura, presión atmosférica, etc. Esta serie de factores generan lo que llamamos errores. Entonces no tendremos una medida perfecta, sin embargo, el propósito es obtener mediciones con errores suficientemente pequeños que generen confianza en los resultados experimentales.

Por lo anterior es fundamental establecer una serie de desarrollos teóricos alrededor de las mediciones que hacemos, ya sea en el laboratorio o en campo abierto.  

Comenzaremos con una serie de definiciones que usted debe investigar, comprender y escribirlas a continuación.

∙ Medir

Es comparar una magnitud con otra, lo cual se toma como base o patrón de medida.

∙ Mediciones directas e indirectas  

Las cantidades que se obtienen utilizando un instrumento de medida se les denomina medición directa, y las mediciones que se calculan a partir de mediciones directas se les denomina indirectas.

  ∙ Mensurando 

  Es la magnitud que se mide.

  ∙ Exactitud

  Proximidad entre un resultado y el valor de referencia aceptado.

    Precisión

La precisión de un instrumento de medición es igual a la mitad de la unidad más  pequeña que pueda venir.

  ∙ Sensibilidad de equipos de medición  

Es la relación con el valor mínimo de la cantidad de una magnitud que es capaz de medir. Además, la sensibilidad de un aparato de medida, es la división más pequeña de su escala de medida (resolución del aparato), algunas veces se admite como sensibilidad la mitad de este valor. Ejemplo: Si un reloj digital marca el tiempo, en segundos, con dos cifras decimales eso implica que su sensibilidad es 0,01 s, que es la cantidad más pequeña que se puede apreciar.

   ∙ Cifras significativas 

Cuando se miden cantidades y los valores se conocen solo dentro de límites de la incertidumbre experimental, el valor de ésta depende de factores como la calidad del aparato, la habilidad del experimentador y el número de mediciones realizadas, es decir, que el número de cifras significativas en una medición sirve para expresar algo cerca de la incertidumbre.

   ∙ Redondeo o aproximación de una cifra

Es la operación o proceso a través del cual se modifica un número o dígito hasta que alcance un valor determinado de acuerdo a una serie de normas. Durante el redondeo se puede optar por aumentar el valor de una cifra, o de reducirlo a otro valor diferente.

   ∙ Errores en la medición y cómo se clasifican  

Error de medición es la diferencia entre el valor verdadero y el valor que se obtiene al medir una determinada magnitud y se clasifican en: errores sistemáticos, errores circunstanciales, error absoluto, error relativo, error porcentual.

∙ Error Absoluto  

Es la diferencia entre el valor medido y el valor de referencia.  

∙ Error relativo  

Es el cociente entre el error absoluto y el valor exacto (la media). Este puede ser positivo o negativo ya que se puede producir por defecto, por lo que el error relativo sirve como indicador de la calidad de una medida.

∙ Error entre dos datos experimentales 

Los datos experimentales los obtenemos a través de la medición; pero cualquier medida puede tener un error experimental. Por lo que a estos errores experimentales se les clasifica en las siguientes tres categorías: error sistemático, error aleatorio y error personal.

∙ Incertidumbre de medición  

Es un parámetro que representa de manera cuantitativa la duda que se pueda tener sobre la medición. Por lo que es un rango en el que el valor verdadero de la variable se encuentra con una probabilidad definida.

     ∙ Sistema de Unidades Internacional  

En la antigüedad en cada región se utilizaban distintas unidades lo que ocasionaba un problema sobre el valor de una magnitud. Debido a esto, en 1960 se decidió crear el Sistema Internacional de Unidades (S.I.) propuesto por Giovanni Giorgi. En el que la comunidad científica debe emplear las mismas unidades para cada magnitud que se encuentran dentro del Sistema Internacional de Unidades.

∙ Unidades de medición 

Son unidades que están basadas en fenómenos físicos fundamentales. Dentro del Sistema Internacional de Unidades (S.I.) hay siete unidades básicas que definen a las magnitudes físicas fundamentales; que han sido elegidas por convención, y que permiten expresar cualquier magnitud física en términos o como combinación de ellas. Estas unidades son: metro, kilogramo, segundo, amperio, kelvin, mol y candela.

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