Mediciones

Introducción:

En ciencias e ingeniería es imprescindible realizar mediciones, que consisten en obtener la magnitud física de algún atributo de objetos, procesos, fenómenos, sustancias, etc. Ejemplos de algunos atributos son; longitud, masa, temperatura, consistencia. Para determinar el valor de una magnitud física se emplea un instrumento de medición y un método de medición. Así también se requiere definir una unidad de medición.

Las mediciones siempre tienen incertidumbre, llamada también error porque indica la máxima diferencia probable entre el valor medido y el real. Existen limitaciones instrumentales, físicas y humanas que causan una desviación del valor “verdadero” de las cantidades que se desean medir. Estas desviaciones son denominadas incertidumbres experimentales o errores en la medición. El valor verdadero es aquel que obtendríamos si no existiesen errores en las mediciones, sin embargo esto es imposible. Se puede mejorar el procedimiento de medición pero jamás se puede eliminar el error. Entre las varias limitaciones de medición se tienen:

- La precisión y exactitud de los instrumentos de medición.

- La interacción del método de medición con el mesurando.

- La definición del objeto a medir.

- La influencia del observador que realiza la medición.

En la presentación y análisis de los resultados de medición se requiere expresar el grado de error o el limite probabilístico de la incertidumbre. Se debe ser capaz de cuantificar el error asociado a las mediciones y analizar cómo se afectan los resultados. El error se puede concebir como la dispersión de las diferentes mediciones de un valor central.

Objetivos:

⦁ Identificar y aprender a manejar algunos instrumentos empleados en las mediciones de cantidades físicas

⦁ Expresar correctamente el resultad de una medición directa

Aplicar correctamente la teoría de errores en su propagación paraobtener una medición

Marco teórico:

La medición es la determinación de la proporción entre la dimensión de un objeto y una determinada unidad de medida. La dimensión del objeto y la unidad deben ser de la misma magnitud. Una parte importante de la medición es la estimación de error o análisis de errores. Es comparar la cantidad desconocida que queremos determinar y una cantidad conocida de la misma magnitud, que elegimos como unidad. Al resultado de medir lo llamamos medida. Cuando medimos algo se debe hacer con gran cuidado, para evitar alterar el sistema que observamos. Por otro lado, no hemos de perder de vista que las medidas se realizan con algún tipo de error, debido a imperfecciones del instrumental o a limitaciones del medidor, errores experimentales, por eso, se ha de realizar la medida de forma que la alteración producida sea mucho menor que el error experimental que se pueda cometer. Existen dos formas de realizar una medición, se puede realizar una medición directa o una medición indirecta

Medición directa:

Una medición se considera directa cuando se obtiene a partir de un instrumento de medida, existen errores que pueden ocurrir en las mediciones directas, existen 5 errores distinguibles que ocurren en las mediciones directas, uno de ellos es el error sistemático, este es el más común de los dos y sucede por culpa de fallas en el instrumento que pueden ser causadas por distintos motivos como desajustes en el instrumento o desgaste etc. Otro error se denomina error aleatorio estos son los que se producen de un modo no regular, variando en magnitud y sentido de forma aleatoria, son difíciles de prever, y dan lugar a la falta de calidad de la medición.

El tercer error es el error absoluto este se entiende como la resta del valor real de una magnitud y el valor que se midió; sigue el error relativo este representa la relación que existe entre el error absoluto y la relación medida es adimensional , y suele expresarse en porcentaje. El error relativo es la diferencia entre el valor de la medida y el valor tomado como exacto puede ser positivo o negativo, según si la medida es superior al valor real o inferior (la resta sale positiva o negativa). Tiene unidades, las mismas que las de la medida.

Medición indirecta:

Sabiendo ahora que la medición directa está basada en interactuar con el objeto a ser medido hay ocasiones en que esto no es posible sea porque no poseemos instrumentos de medición adecuados o el valor es muy grande o muy pequeño y se tiene que recurrir al segundo tipo de medición, la indirecta, esta se centra en mediciones en las que se utilizan fórmulas matemáticas y valores que ya se tienen para obtener los valores deseados. Al igual que en la medición directa, la indirecta también está sujeta a errores; al vernos obligados a utilizar una serie de valores ya conocidos (que tienen su propio margen de error) tenemos que calcular junto con el valor indirecto al error de este empleando el diferencial total, utilizando este cálculo diferencial podemos averiguar el error en los cálculos utilizados para la medición indirecta.

Instrumentación:

Una parte vital en el trabajo de laboratorio es el uso de instrumentos con múltiples usos para obtener, medir y comunicar datos que los humanos somos muchas veces incapaces de realizar a un alto nivel. Existen cinco clases de instrumentos:

Instrumentos ciegos: Se les denomina ciegos al no tener indicador visible de la variable requerida, estos generalmente son de manipulación y solo cumplen el rol de regular y expresar cambios graduales de la señal.

Instrumentos Indicadores: Estos poseen una escala para expresar la equivalencia de los datos al operarlo, pueden ser analógicos o digitales.

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