Questo è il paragrafo sulle misure ed errori in fisica. Ci dedicheremo a conoscere le caratteristiche degli strumenti di misura, esploreremo i calcoli che bisogna fare per poter esprimere il valore di una grandezza fisica correttamente includendo anche l’errore assoluto, errore relativo ed errore percentuale. Esploreremo le misure dirette e le misure indirette. Vedremo inoltre il concetto di deviazione standard anche detta scarto quadratico medio e vedremo come determinare le cifre significative di un numero.
In fisica esistono diversi strumenti di misura. Gli strumenti di misura analogici e digitali. Ogni strumento di misura a quattro caratteristiche: la portata, la sensibilità, il campo di misura e la prontezza. Parliamo di strumenti di misura analogici e digitali.
Siamo di fronte a uno strumento di misura analogico quando abbiamo una scala graduata è una lancetta che si muove e si posiziona su un determinato valore che dobbiamo leggere
Siamo di fronte a uno strumento di misura digitale quando abbiamo di fronte a noi un display sul quale appare un valore diretto da leggere
caratteristiche degli strumenti di misura
Ogni strumento di misura ha quattro caratteristiche: la portata, la sensibilità, il campo di misura e la prontezza.
la portata di uno strumento di misura è il massimo valore che uno strumento di misura può misurare
la sensibilità di uno strumento di misura è il minimo valore che uno strumento di misura può apprezzare
il campo di misura di uno strumento di misura è costituito da due valori: il minimo e il massimo valore che lo strumento può misurare
la prontezza di uno strumento di misura è l’intervallo di tempo nel quale lo strumento ci restituisce il valore che stiamo misurando. È interessante valutarla specie per gli strumenti analogici
Quando si fa una serie di misure dirette ovvero si ripete una misura tante volte bisogna determinare una serie di valori per valutare bene il valore della grandezza fisica.
Il valore medio si calcola sommando tutte le misure effettuate e dividendo per il numero di misure effettuate
L’errore assoluto o semidispersione si calcola come rapporto tra la differenza tra il valore massimo e il valore minimo diviso due
L’errore relativo si calcola facendo il rapporto tra l’errore assoluto e il valore medio
L’errore percentuale si calcola moltiplicando l’errore relativo per cento
Quando sia a che fare con misure indirette ovvero con misure che vengono fuori dalla combinazione (dal calcolo) di misure dirette allora abbiamo due diversi casi
Se la misura indiretta è frutto di una somma o sottrazione ovvero quando i valori si sommano o sottraggono allora l’incertezza si sommerà
Se la misura indiretta è frutto di un prodotto o quoziente ovvero quando i valori si moltiplicano o dividono allora l’incertezza viene calcolata come prodotto o quoziente che moltiplica la somma delle incertezze delle singole misure dirette
La deviazione standard è anche detta scarto quadratico medio. Questa è uguale alla radice quadrata della varianza. A sua volta la varianza si calcola utilizzando il valore medio ed i valori delle singole misure. Vedrete come calcolare la varianza direttamente nella lezione.
Le cifre significative rappresentano le cifre certe di una grandezza fisica più la prima cifra incerta. Per determinare l’esatto numero di cifre significative si seguono delle regole precise, considerando sei il numero è con la virgola oppure senza virgola e se ci sono zeri prima del numero oppure dopo il numero. Vedrete i vari casi con alcuni esempi nella lezione.