Teoria De Errores

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INTRODUCCIÓN A LA TEORÍA DE ERRORES Y A LAS TÉCNICAS DEL

LABORATORIO DE FÍSICA

La medida y la medición como proceso de cuantificar nuestra experiencia, son tan habituales en nuestra vida que apenas nos damos cuenta de ello. Pesamos y medimos a los niños cuando nacen, se mide en todos los deportes. Nuestra sociedad es una sociedad sincronizada gracias a que podemos medir el tiempo y son muy pocas las cosas que podemos hacer sin un proceso de medición.

Algunas medidas las festejamos, como los cumpleaños; otras las alteramos, como el sobrepeso y en algunos casos, la edad. La medida del salario para muchos es deprimente. Y muy frecuentemente tratamos de medir lo imponderable, como los afectos.

La medida esta íntimamente unida a la experimentación científica. De hecho, con el perfeccionamiento de la medición, se desarrolla el método experimental, que tanto a influido en la evolución de nuestra sociedad. El científico escocés Lord Kelvin dijo al respecto:

“Cuando uno puede medir aquello de lo que está hablando y expresarlo en números, sabe algo acerca de ello; pero cuando no puede medirlo, cuando no puede expresarlo en números, su conocimiento es escaso e insatisfactorio: podrá ser un principio de conocimiento, pero escasamente ha avanzado a una etapa de ciencia.”

Sin llegar a la rigidez de esta afirmación, las mediciones constituyen uno de los componentes básicos de la experimentación. No se alcanza un nivel satisfactorio de competencia en la experimentación sin un conocimiento de la naturaleza de la medición y lo que significa el enunciado de las mediciones.

Es nuestra intención proporcionar una introducción al tema de la medida y al proceso de medición, así como, a la experimentación en general. El logro de tan amplio objetivo con nuestros experimentos elementales, dependerá de la actitud con que los abordemos.

MEDICIONES Y ERRORES

1.- MEDICIONES EN FÍSICA

Las leyes de las ciencias experimentales se expresan en término de cantidades físicas, tales como:

• La fuerza

• La temperatura

• La velocidad

• La densidad

• El Campo Magnético

• La Carga

entre muchas otras. Estas cantidades físicas requieren de una definición clara, y de un método para medirlas.

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La medición, en si, es una técnica por medio de la cual se asigna un número a una cantidad física, a través de la comparación entre la cantidad considerada, y otra de la misma especie elegida como unidad de medida o, patrón.

1.1.- MÉTODOS DE MEDICIÓN

En el laboratorio se suele clasificar los métodos de medición en tres tipos:

 Método directo: Se compara, directamente la cantidad a medir con el patrón. Ejemplo: la medida de una masa realizada con una balanza. En este caso se compara la masa que se quiere medir con una masa conocida.

 Con aparatos calibrados: Se establece, por calibración, una relación entre una escala graduada y un patrón de medida. Para comparar se mide la posición en la escala. Ejemplo: al medir la temperatura del cuerpo con un termómetro, se lee en la escala graduada del termómetro. El termómetro indica la temperatura del cuerpo que se encuentra en contacto con él.

 Método indirecto: Se establece el valor de la cantidad a medir, mediante la medida de otras cantidades, las cuales están relacionadas con ella mediante una definición o una teoría. Ejemplo: para medir la densidad de un cuerpo, se mide su masa y su volumen y operando matemáticamente con estas cantidades se determina la densidad.

2.- ERRORES

2.1.- ERROR DE OBSERVACIÓN

La diferencia entre el valor medido de una cantidad física y el valor verdadero se llama error de observación. Por supuesto, como el valor verdadero no es conocido, tampoco lo es el error de observación.

2.2.- ERROR ABSOLUTO

Todas las cantidades físicas se miden, inevitablemente, con algún grado de incertidumbre,

generada por las imperfecciones de los instrumentos de medida, por fluctuaciones estadísticas

incontroladas durante el proceso de medición, o por a las limitaciones de nuestros sentidos. Por

ende, las cantidades físicas no se pueden expresar como un número real; sino como un intervalo.

Así, por ejemplo, al medir una longitud L directamente con una regla, se encuentra que es igual a

12.3 cm; pero, ¿podemos asegurar que ese es exactamente el valor de la longitud? Debido a nuestras limitaciones visuales es imposible decir precisamente donde cae el final del objeto sobre la regla; es entonces conveniente dar un intervalo dentro del cual podemos asegurar que se encuentra la longitud.

Para determinar ese intervalo debemos preguntarnos cuales son los valores máximo y mínimo que puede tener esa longitud. Supongamos que en el ejemplo anterior se determinó que la longitud L está con toda seguridad entre 12.25 cm y 12.35 cm, este resultado se expresa de la siguiente manera:

L = (12.30 ± 0.05) cm

Lo cual muestra que al sumar o restar 0.05 cm al valor central 12.30 cm, obtenemos los valores límites o fronteras del intervalo.

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A la cantidad que sigue al símbolo “±” se le llama error absoluto de la medida de la cantidad física L o simplemente error absoluto de L. En este caso el error proviene de la lectura del instrumento, y se le clasifica como error de lectura. Es conveniente notar que es deseable que el error de lectura sea lo más pequeño posible, pero, no hay reglas establecidas para determinar dicho error; debemos usar el

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