ERRORES EN LAS MEDICIONES

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esto trata de una consulta que se relaizo sobre los errores que se prsentan en las mediciones

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ERRORES EN LAS MEDICIONES Y CIFRAS SIGNIFICATIVAS POR : YURENY GONZÁLEZ 9.3 FISICA I.E COLEGIO LOYOLA MEDELLÍN 2011

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CLASIFICACIÓN DE LOS ERRORESAntes de realizar una medición con un grupo de instrumentos dados, es importante determinar qué tipos de errores pueden presentarse, para saber si se está dentro de nuestros requerimientos de exactitud.El estudio a fondo de la teoría de errores excede los alcances de este artículo y por lo tanto no se efectuará. Si bién no es fácil realizar una clasificación estricta, en los párrafos siguientes se presentará la clasificación clásica de los errores.Según la misma, los errores se pueden clasificar en errores groseros, errores sistemáticos y errores aleatorios (al azar).

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1 - ERRORES GROSEROSConsisten en equivocaciones en las lecturas y registros de los datos. En general se originan en la fatiga del observador, en el error al transcribir los valores medidos a las planillas de los protocolos de ensayos, a la desconexión fortuita de alguna parte del circuito de medición, etcétera.Estos errores se caracterizan por su gran magnitud, y pueden detectarse fácilmente al comparar varias mediciones de la misma magnitud. Por ello se aconseja siempre realizar al menos 3 (tres) mediciones repetidas.2 - ERRORES SISTEMÁTICOSSe llaman así porque se repiten sistemáticamente en el mismo valor y sentido en todas las mediciones que se efectúan en iguales condiciones.Las causas de estos errores están perfectamente determinadas y pueden ser corregidas mediante ecuaciones matemáticas que eliminen el error. En algunos casos pueden emplearse distintos artificios que hacen que la perturbación se autoelimine.En virtud de las causas que originan este tipo de error, es conveniente realizar una subdivisión de los errores sistemáticos:

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2.A - Errores que introducen los instrumentos o errores de ajuste.2.B - Errores debidos a la conexión de los instrumentos o errores de método.2.C - Errores por causas externas o errores por efecto de las magnitudes de influencia.2.D - Errores por la modalidad del observador o ecuación personal.A continuación se analizarán cada uno de ellos: 2.A - ERRORES DE AJUSTEEstos errores son debidos a las imperfecciones en el diseño y construcción de los instrumentos. Mediante la calibración durante la construcción, se logra que para determinadas lecturas se haga coincidir las indicaciones del instrumento con valores obtenidos con un instrumento patrón local. Sin embargo, por limitaciones técnicas y económicas, no se efectúa ese proceso en todas las divisiones de la escala. Esto origina ciertos desajustes en algunos valores de la escala, que se mantienen constantes a lo largo del tiempo.Estos errores repetitivos pueden ser medidos en módulo y signo a través del contraste, que es un ensayo consistente en comparar simultáneamente la indicación del instrumento con la indicación de un instrumento patrón de la mas alta calidad metrológica (cuya indicación representa el valor verdadero convencional).

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2.B - Errores de métodoLos errores de método se originan en el principio de funcionamiento de los instrumentos de medición. Hay que considerar que el hecho de conectar un instrumento en un circuito, siempre origina algún tipo de perturbación en el mismo. Por ejemplo, en los instrumentos analógicos aparecen los errores de consumo, fase, etcétera.Para corregir estos errores deben determinarse las características eléctricas de los instrumentos (resistencia, inductancia y capacidad). En algunos casos es posible el uso de sistemas de compensación, de forma tal de auto eliminar el efecto perturbador. Por ejemplo, en el caso del wattímetro compensado, que posee un arrollamiento auxiliar que contrarresta la medición del consumo propio. 2.C - Errores por efecto de las magnitudes de influencia. El medio externo en que se instala un instrumento influye en el resultado de la medición. Una causa perturbadora muy común es la temperatura, y en mucha menor medida, la humedad y la presión atmosférica. La forma de eliminar estos errores es mediante el uso de las ecuaciones físicas correspondientes, que en los instrumentos de precisión, vienen indicadas en la chapa que contiene la escala del mismo.

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En algunos casos, los instrumentos disponen de artificios constructivos que compensan la acción del medio externo. Por ejemplo, la instalación de resortes arrollados en sentidos contrarios, de manera que la dilatación térmica de uno de ellos se contrarresta por la acción opuesta del otro.Por otra parte, la mejora tecnológica de las aleaciones utilizadas ha reducido mucho los efectos debidos a la acción de la temperatura ambiente. 2.D - Errores por la modalidad del observador Cada observador tiene una forma característica de apreciar los fenómenos, y en particular, de efectuar lecturas en las mediciones. Lo curioso que nos muestra la experiencia, es que cada observador repite su modalidad en forma sistemática. De allí que se denomine a esta característica ecuación personal.Por ejemplo, al medir tiempos un determinado observador registra los mismos con adelanto o retraso con respecto a otro observador.

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3 - Errores aleatoriosEs un hecho conocido que al repetir una medición utilizando el mismo proceso de medición (el mismo instrumento, operador, excitación, método, etc.) no se logra el mismo resultado.En este caso, los errores sistemáticos se mantienen constantes, y las diferencias obtenidas se deben a efectos fortuitos, denominados errores aleatorios (mal llamados accidentales).Por ello, una característica general de los errores aleatorios es que no se repiten siempre en el mismo valor y sentido.En virtud de las causas que originan este tipo de error, es conveniente realizar una subdivisión de los errores aleatorios: 3.A - Rozamientos internos.3.B - Acción externa combinada.3.C - Errores de apreciación de la indicación.3.D - Errores de truncamiento.A continuación se analizarán cada uno de ellos:

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3.A - Rozamientos internosEn los instrumentos analógicos se produce una falta de repetitibilidad en la respuesta, debido fundamentalmente a rozamientos internos en el sistema móvil. Asimismo, los falsos contactos también dan lugar a la aparición de este tipo de error.3.B - Acción externa combinadaMuchas veces la compleja superposición de los efectos de las distintas magnitudes de influencia no permiten el conocimiento exacto de la ley matemática de variación del conjunto, por ser de difícil separación. De esta manera, no puede predecirse el error ni realizarse las correcciones debidas, convirtiéndose en un error aleatorio.3.C - Errores de apreciación de la indicación En muchas mediciones, el resultado se obtiene por la observación de un índice (o aguja) en una escala, originándose así errores de apreciación. Estos a su vez tienen dos causas diferentes que pasamos a explicar: 3.C.1 - Error de paralajeSe origina en la falta de perpendicularidad entre el rayo visual del observador y la escala respectiva. Esta incertidumbre se puede reducir con la colocación de un espejo en la parte posterior del índice. Así la perpendicularidad del rayo visual se logrará cuando el observador no vea la imagen del mismo en el espejo

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3.C.2 - Error del límite separador del ojoEl ojo humano normal puede discriminar entre dos posiciones separadas a más de 0,1 mm, cuando se observa desde una distancia de 300 mm. Por lo tanto, si dos puntos están separados a menos de esa distancia no podrá distinguirlos.La magnitud de este error es típicamente subjetiva, pues hay personas que tienen una visión mejor o peor que la normal.Para disminuir este tipo de error se puede recurrir al uso de lentes de aumento en las lecturas.3.D - Errores de truncamientoEn los instrumentos provistos con una indicación digital, la representación de la magnitud medida está limitada a un número reducido de dígitos.Por lo tanto, en tales instrumentos no pueden apreciarse unidades menores que la del último dígito del visor (o display), lo que da lugar a un error por el truncamiento de los valores no representados. La magnitud máxima de este tipo de error dependerá del tipo de redondeo que tenga el instrumento digital, siendo el 50 % del valor del último dígito representado para el caso de redondeo simétrico y el 100 % para el caso del redondeo asimétrico.

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Cifras significativas Las cifras significativas son los dígitos de un número que consideramos no nulos.

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Se denominan cifras significativas a todos aquellos dígitos de un número que se conocen con seguridad (o de los que existe una cierta certeza). En la medida expresada como 4,563 m si conocemos con seguridad hasta la 4ª cifra. Nos da idea de que el instrumento con que se ha medido esta longitud puede apreciar hasta los milímetros. Esta medida tiene cuatro cifras significativas.Las cifras significativas son los dígitos de un número que consideramos no nulos. Norma Ejemplo -Son significativos todos los dígitos distintos de cero. 8723 tiene cuatro cifras significativas -Los ceros situados entre dos cifras significativas son significativos. 105 tiene tres cifras significativas -Los ceros a la izquierda de la primera cifra significativa no lo son. 0,005 tiene una cifra significativa -Para números mayores que 1, los ceros a la derecha de la coma son significativos. 8,00 tiene tres cifras significativas -Para números sin coma decimal, los ceros posteriores a la última cifra distinta de cero pueden o no considerarse significativos. Así, para el número 70 podríamos considerar una o dos cifras significativas. Esta ambigüedad se evita utilizando la notación científica. 7 · 102 tiene una cifra significativa7,0 · 102 tiene dos cifras significativas