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Precisión en la Medición: Origen de Errores y Características de Instrumentos
De Dónde Provienen los Errores en la Medición
Las causas principales del error en la medida son dos: el experimentador y el aparato de medida.
Errores del Experimentador
Estos errores son más difíciles de detectar y corregir, ya que en su mayoría provienen de hipótesis equivocadas e inconscientes que tiene el experimentador. Por ejemplo: suponer que un alambre es un cilindro perfecto.
Errores de los Aparatos de Medida
Los instrumentos de medición presentan diversas características que pueden introducir errores:
Resolución
Es la mínima división de la escala del aparato. Por ejemplo: una regla milimétrica tiene una resolución de 1 mm.
Sensibilidad
Es el número de divisiones de la escala que recorre el indicador del aparato cuando la magnitud a medir varía en una unidad. En todos los aparatos existe una variación mínima de la magnitud que no es apreciada por el aparato y que se denomina Umbral de Sensibilidad, el cual siempre es menor que la sensibilidad.
Fidelidad
Es la cualidad del aparato de dar el mismo resultado siempre que se mida la misma magnitud física, en las mismas condiciones experimentales y distintas condiciones ambientales del aparato.
Precisión
Es la característica que nos indica globalmente el error debido al Umbral de Sensibilidad y la falta de fidelidad del aparato. Se suele expresar como un porcentaje de la escala. Esta característica nos indica el error de la medida debido solamente al aparato, es decir, que no puede rebajarse, salvo que se pueda medir con un aparato más preciso.
Exactitud
Es la cualidad de un aparato que indica que es preciso y está bien calibrado. Solo un aparato exacto produce medidas exactas, pero su exactitud está limitada por la precisión. El error más típico que afecta a la exactitud de los aparatos es el error de cero.
Formas de Expresar los Errores
Error Absoluto (Ea)
Es la diferencia entre el valor de la medida y el valor tomado como exacto. Puede ser positivo (+) o negativo (-). Posee unidades que deben coincidir con las de la medida. Fórmula: Ea = Vt – Vp (donde Vt es el valor verdadero y Vp el valor medido).
Error Relativo Porcentual (Er%)
Es el cociente entre el error absoluto y el valor exacto, multiplicado por 100. Fórmula: Er% = (Ea / Vt) * 100.
Constantes Físicas de los Instrumentos
Capacidad de un Instrumento
Es la lectura máxima que se puede realizar con dicho instrumento. Ejemplo: Si una probeta tiene un valor máximo de 150 ml, decimos que su capacidad es de 150 ml.
Campo de Medida del Instrumento
Es el rango de valores comprendido entre el valor máximo y el valor mínimo que el instrumento puede medir. Ejemplo: Una probeta cuyo valor máximo sea de 250 ml y cuyo valor mínimo sea de 10 ml, tendrá un campo de 250 ml – 10 ml = 240 ml.
Constante del Instrumento
Es la relación existente entre el campo de medida y el número de divisiones de la escala, indicando la cantidad que representa cada división. Ejemplo: Constante = 240 ml / 240 div. = 1 ml/div.
Apreciación del Instrumento
Es la mitad del valor de la constante del instrumento. Se determina para cada instrumento solo si la escala de graduación permite al ojo humano distinguir la operación. Ejemplo: Apreciación = (1 ml/div) / 2 = 0.5 ml/div.
De Dónde Provienen los Errores en la Medición
Las causas principales del error en la medida son dos: el experimentador y el aparato de medida.
Errores del Experimentador
Estos errores son más difíciles de detectar y corregir, ya que en su mayoría provienen de hipótesis equivocadas e inconscientes que tiene el experimentador. Por ejemplo: suponer que un alambre es un cilindro perfecto.
Errores de los Aparatos de Medida
Los instrumentos de medición presentan diversas características que pueden introducir errores:
Resolución
Es la mínima división de la escala del aparato. Por ejemplo: una regla milimétrica tiene una resolución de 1 mm.
Sensibilidad
Es el número de divisiones de la escala que recorre el indicador del aparato cuando la magnitud a medir varía en una unidad. En todos los aparatos existe una variación mínima de la magnitud que no es apreciada por el aparato y que se denomina Umbral de Sensibilidad, el cual siempre es menor que la sensibilidad.
Fidelidad
Es la cualidad del aparato de dar el mismo resultado siempre que se mida la misma magnitud física, en las mismas condiciones experimentales y distintas condiciones ambientales del aparato.
Precisión
Es la característica que nos indica globalmente el error debido al Umbral de Sensibilidad y la falta de fidelidad del aparato. Se suele expresar como un porcentaje de la escala. Esta característica nos indica el error de la medida debido solamente al aparato, es decir, que no puede rebajarse, salvo que se pueda medir con un aparato más preciso.
Exactitud
Es la cualidad de un aparato que indica que es preciso y está bien calibrado. Solo un aparato exacto produce medidas exactas, pero su exactitud está limitada por la precisión. El error más típico que afecta a la exactitud de los aparatos es el error de cero.
Formas de Expresar los Errores
Error Absoluto (Ea)
Es la diferencia entre el valor de la medida y el valor tomado como exacto. Puede ser positivo (+) o negativo (-). Posee unidades que deben coincidir con las de la medida. Fórmula: Ea = Vt – Vp (donde Vt es el valor verdadero y Vp el valor medido).
Error Relativo Porcentual (Er%)
Es el cociente entre el error absoluto y el valor exacto, multiplicado por 100. Fórmula: Er% = (Ea / Vt) * 100.
Constantes Físicas de los Instrumentos
Capacidad de un Instrumento
Es la lectura máxima que se puede realizar con dicho instrumento. Ejemplo: Si una probeta tiene un valor máximo de 150 ml, decimos que su capacidad es de 150 ml.
Campo de Medida del Instrumento
Es el rango de valores comprendido entre el valor máximo y el valor mínimo que el instrumento puede medir. Ejemplo: Una probeta cuyo valor máximo sea de 250 ml y cuyo valor mínimo sea de 10 ml, tendrá un campo de 250 ml – 10 ml = 240 ml.
Constante del Instrumento
Es la relación existente entre el campo de medida y el número de divisiones de la escala, indicando la cantidad que representa cada división. Ejemplo: Constante = 240 ml / 240 div. = 1 ml/div.
Apreciación del Instrumento
Es la mitad del valor de la constante del instrumento. Se determina para cada instrumento solo si la escala de graduación permite al ojo humano distinguir la operación. Ejemplo: Apreciación = (1 ml/div) / 2 = 0.5 ml/div.