MEDICIONES

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En nuestras actividades cotidianas, o en las que se realizan en la industria o la investigación, siempre buscamos realizar las mediciones con cuidado, procurando que los instrumentos o aparatos empleados estén calibrados y proporcionen resultados favorables.

Medir es comparar la cantidad desconocida que queremos determinar y una cantidad conocida de la misma magnitud, que elegimos como unidad, teniendo como punto de referencia dos cosas: un objeto (lo que se quiere
medir) y una unidad de medida ya establecida, ya sea en el Sistema Inglés o el Sistema Internacional de Unidades. Al resultado de medir lo llamamos Medida.

La manera de efectuar las mediciones, pueden ser de dos tipos:

Mediciones directas

Son las que se obtienen directamente de las distintas escalas de los instrumentos de medición. Por ejemplo, cuando medimos una longitud
con un metro, la temperatura con un termómetro, la velocidad con un
velocímetro, o el espesor de una moneda utilizando el calibrador vernier
o palmer etc.

Imagen 1. Ejemplo de medición directa.

Mediciones indirectas

Son aquellas en las que el resultado deseado no lo obtenemos directamente de las lecturas realizadas con los instrumentos utilizados, sino que es necesario emplear los datos obtenidos para hallar la cantidad deseada mediante algunos cálculos.

Ej.: Para medir el área de un triángulo se usa la fórmula:
Área = base x altura / 2

La base y la altura son mediciones directas y el área será una medición
indirecta.

Imagen 2. Ejemplo de mediciones indirectas.


Imagen 3. Esquema de mediciones.



Instrumentos de medición.

Un instrumento de medición es aquel que permite medir la longitud, volumen, extensión o capacidad por comparación de un elemento estandarizado el cual es tomado como referencia para posteriormente asignarle un valor número mediante algún instrumento graduado con dicha unidad.

Exactitud y precisión

Exactitud es la capacidad de un instrumento para medir un valor cercano a la magnitud real

Precisión es la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones

Se compara con el tiro al blanco con arco y flecha. La exactitud consiste en llegar la flecha al centro, la precisión hace que todos los flechazos lleguen al mismo tiempo.

Imagen 4. Esquema entre exactitud y precisión.

Incertidumbre en la medida.

La incertidumbre está presente en todas las mediciones. Al medir una temperatura con un termómetro, una longitud con una regla, o al pesar una carga en una balanza, por lo general no podemos obtener una medida exacta. Esto se debe a las circunstancias o condiciones que rodean a la medición. Así, vemos que uno de los componentes de la incertidumbre viene dado por la graduación o resolución del instrumento, exactitud de los sensores, el uso correcto del aparato en condiciones favorables, etc.

Imagen 5. Incertidumbre en medicioón.

La escala de la regla que aparece en la figura está graduada en centímetros. Usando esta escala podemos decir con certidumbre que la longitud debe estar entre 3 y 4 centímetros. Más aún, se observa que se encuentra más cerca de la marca de 3 que la de 4 centímetros, y podemos estimar que la longitud es de 3.3 centímetros, pero no tenemos certeza.

Esta medida la podemos expresar como:3+/-0.5 cm.

Que viene a significar que la medida está entre 3 y 4 cm.

Errores en mediciones

Un error es la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero de una cantidad.
Se puede decir que:

  1. Ninguna medida es exacta.
  2. Toda medida tiene errores.
  3. El valor verdadero de una medición nunca se conoce.
  4. El error exacto que se encuentra en cualquier medida, siempre será desconocido.

Errores sus causas

  • Errores naturales. Son causados por efectos naturales: Viento, temperatura, humedad, presión, atmosférica, refracción atmosférica, gravedad, declinación magnética.
  • Errores instrumentales. Estos se deben a las imperfecciones en la construcción o ajuste de los instrumentos, estos errores se pueden reducir o eliminar adoptando procedimientos topográficos adecuados.
  • Errores personales. Tienen su origen principalmente en las limitaciones propias de los sentidos humanos, vista, tacto, oído, etc.

Tipos de errores.

Sistemáticos

Factores que comprenden el medio ambiente, los instrumentos y el observador. Siempre que las condiciones se mantengan constantes, los errores sistemáticos se mantendrán constantes. Se deben a leyes físicas, que se pueden representar matemáticamente, es posible calcular una corrección y aplicarle a los valores.

Ejemplo: Una cinta de acero para medir 30 m se calibra y se encuentra una deformación de 0.010 m de exceso. Esto significa que cada vez que se mida una distancia de 30 m, se cometerá el error de 0.010 m, el cual aumentará la medida, pero como conocemos el error, se podrá corregir la medición.

Aleatorios

Son errores que quedan después de haber eliminado los errores sistemáticos, son ocasionados por factores fuera de control del observador, obedecen a las leyes de la probabilidad.

Los errores aleatorios son consecuencia del azar. No existe una manera absoluta de eliminarlos, pero se pueden minimizar.

Error absoluto (Errores en las medidas directas)

Es la diferencia entre el valor real de una magnitud y el valor que se ha medido. Obtenemos el error absoluto a considerar, por ejemplo, 3.5 m como longitud de un terreno que mide realmente 3.59 m.
El error absoluto es:

Ea = [3.59-3.5] = 0.09 m

Error relativo

Es la relación o cociente que existe entre el error absoluto y la magnitud real (media aritmética) y adimensional (sin unidades): Er = Ea/m

Para el ejemplo anterior, el error relativo es: Er = (0.09/3.59)=0.025

Error porcentual

Es la expresión porcentual del error relativo. Ep = Er * 100

Continuando con el mismo ejemplo, tenemos que el error porcentual es:

Ep = (0.025)*(100) = 2.5 % de error.

Bibliografía

HARITA A. BERNARDO L. (2019). “Física 1”, Módulo de Aprendizaje.Copyright© 2010 por Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora, séptima edición.

Kendor Emmanuel O´Shelly Parada

Kendor Emmanuel O´Shelly Parada

Ingeniero en Geociencias, Docente