Medida e incertidumbre errores en Física experimental Tecnología 3º ESO

Carácter aproximado de la medida Por medio de los sentidos el hombre descubre el mundo al que pertenece , los estímulos exteriores que actúan sobre él le permiten formarse una imagen más o menos próxima a la realidad. Una de las  particularidades más interesantes de “su” mundo es su variabilidad, a esos cambios lo llamamos fenómenos: la caída de un cuerpo, el nacimiento de un ser, etc. La observación de un fenómeno nos permite determinar los probables factores que lo perturban y la posible dependencia entre causa y efecto, esto nos lleva a la formulación de hipótesis, es decir, a establecer una explicación lógica del fenómeno. Mediante la experimentación, repitiendo el fenómeno pero variando convenientemente los factores que lo anteceden o acompañan, se podrá confirmar la hipótesis establecida o desecharla. Cuando la experimentación confirma una hipótesis ésta pasa a ser una ley. 

Experimentar implica medir las propiedades de  los cuerpos o de procesos naturales suceptibles de ser medidos, estas propiedades reciben el nombre de magnitudes físicas. Medir es asignar a una magnitud un número comparándolo con una unidad de referencia. Los instrumentos de medición proporcionan un valor más o menos aproximado. La incertidumbre sobre el verdadero valor de la magnitud medida se denomina error experimental. Los errores experimentales se pueden dividir en instrumentales y accidentales.

Errores instrumentales Pueden ser de dos tipos: Errores sistemáticos (relacionados con la exactitud del instrumento) Se pueden identificar, cuantificar y compensar, se repiten de idéntica manera en todas las realizaciones de una medida. Suelen deberse al calibrado o funcionamiento deficiente de los instrumentos de medida. Ejemplos: un cronómetro que adelanta o atrasa, una balanza mal calibrada, condiciones de temperatura que no se controlan, etc. Errores de escala (relacionados con la precision del instrumento) Cuando el indicador de un instrumento se sitúa entre dos divisiones sucesivas de la escala. Habitualmente estos errores se acotan tomando la mitad de la menor división apreciable por el observador.

Errores accidentales No se pueden identificar, provocan que una misma medida en idénticas condiciones de resultados diferentes. Entra la acción propia del Experimentador.  Tienden a compensarse de unas medidas a otras, por lo que interesa repetirlas, cuantas más veces mejor.  Por tanto, el error experimental de una medida se considera como la suma de todos los errores: (instrumentales + accidentales) 

Errores Instrumentales Exactitud: Calidad de nuestro instrumento respecto a patrones de medida. Precisión: Menor variación que se puede detectar con un instrumento de medida. Incertidumbre: Tomamos como incertidumbre la mitad de la división más pequeña capaz de ser reconocida por el observador .

¿Cual es entonces el resultado de nuestra medida? Ninguna de las medidas individuales puede considerarse el valor real de la magnitud medida. El mejor valor que podemos ofrecer de la magnitud medida es el valor medio. El valor medio de una serie de N medidas será: Siendo el valor obtenido en la medida i-esima de las N realizadas. Este valor no tiene porque haber sido el resultado de ninguna medida. Para incluir todas las medidas en nuestro valor resultante hacemos uso de las desviaciones …… Veamos que son.

Desviación, desviación estandar y varianza Para estimar el error cometido en nuestras mediciones podemos investigar un poco en los resultados de las medidas. Si ponemos un poco de atención vemos como están distribuidas las medidas en torno al valor medio. A estas diferencias con el valor medio las llamamos DESVIACIONES.

Llamaremos desviación de cada medida a la diferencia entre ella y el valor medio: Con ellas podemos estimar el error que hemos cometido al aceptar la media como valor real de la magnitud, y dar un resultado final del tipo: donde s es lo que llamamos desviación estandar que responde a: