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Limitaciones físicas de las mediciones

Piensa que estás en un circuito de carreras y te entra curiosidad por saber cuánto tarda un coche en dar una vuelta. Casualmente, no llevas encima el móvil, ni ningún cronómetro; así que optas por fijarte cuando el coche pasa por un punto en concreto y te pones a contar hasta que ves que ha pasado por el mismo punto…

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Limitaciones físicas de las mediciones

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Piensa que estás en un circuito de carreras y te entra curiosidad por saber cuánto tarda un coche en dar una vuelta. Casualmente, no llevas encima el móvil, ni ningún cronómetro; así que optas por fijarte cuando el coche pasa por un punto en concreto y te pones a contar hasta que ves que ha pasado por el mismo punto otra vez. Aquí, en StudySmarter, estamos seguros de que eres genial. Pero, por muy genial que seas, no vas a poder contar los segundos con la misma exactitud que un cronómetro, por lo que habrá una pequeña diferencia entre el tiempo que ha tardado el coche realmente en dar una vuelta y el que tú has medido.

Esto se debe a que existen algunas limitaciones físicas en las mediciones, que están relacionadas con el instrumento utilizado o con los cambios en la cantidad medida. Cualquier desviación de los valores medidos, con respecto a los reales producidos por los errores o las limitaciones de las mediciones, son incertidumbres.

Vamos a ver de qué se tratan estas limitaciones, para entenderlas en más detalle.

Errores instrumentales

Algunas limitaciones en las mediciones son el resultado de los instrumentos de medida. Las limitaciones provenientes del instrumento pueden producir resultados que difieren de los valores reales. Hay dos fuentes para estos errores: la precisión instrumental y el funcionamiento instrumental.

Las limitaciones por la precisión instrumental es cuando la variación de la propiedad que quieres medir es menor que la escala de tu instrumento.

Un ejemplo de esto es cuando mides la longitud de un objeto cuya longitud total es de \(19,5\,\,\mathrm{mm}\), pero tu regla únicamente tiene marcas de centímetros. En este caso, tu medición solamente será aproximada; es decir, podrías obtener una lectura de \(2\,\mathrm{cm}\), que es una aproximación cercana, pero no el valor real.

Limitaciones físicas de las mediciones Regla StudySmarterFig. 1: La escala del instrumento puede limitar la precisión de nuestras mediciones.

Las limitaciones por el funcionamiento instrumental es cuando tu instrumento tiene un defecto o se ha vuelto impreciso con el tiempo

Un ejemplo de esto es utilizar un termómetro digital que difiere de la temperatura real en \(2\) grados centígrados, de modo que todas las lecturas de temperatura estarán desviadas por esos \(2\) grados.

Tipos de errores de medición

Cada vez que hacemos una medición o leemos datos, podemos introducir errores. La fuente del error puede ser el instrumento (que hemos visto anteriormente), el usuario o el sistema. Los errores se dividen en dos categorías principales: los errores sistemáticos y los errores aleatorios. Aunque, hay un tercer tipo de error, conocido como error de negligencia —que puede ser un sensor roto o una lectura errónea, por ejemplo—.

Errores sistemáticos

Los errores sistemáticos tienen su origen en los instrumentos, o en el sistema, y no se producen accidentalmente; aparecen sistemáticamente en todas las mediciones que realizamos.

Estos errores proceden del uso incorrecto de un instrumento, de una desviación dentro del instrumento o del sistema que analiza los datos. Por lo tanto, si no se arreglan, estos errores siempre se producen.

Como hemos visto, hay varias fuentes de errores sistemáticos:

  • Instrumentos: el instrumento de medida suma, resta o modifica los datos en cada medición. Como resultado, existe una desviación constante en los datos medidos por el instrumento.
  • Sistemas: esta fuente de error es un defecto del sistema que utilizamos para nuestras mediciones.
  • Observaciones: este tipo de error tiene su origen en el usuario. También llamado error de observación, es una discrepancia entre el valor medido y la forma en que el individuo lee ese valor.
    • Un ejemplo es cuando el individuo mide la longitud con una regla y comete un error de paralaje. En este caso, la medición de la longitud de un objeto difiere de su longitud real, porque el observador está mirando las marcas de la regla desde un cierto ángulo.

Errores aleatorios

Los errores aleatorios son producto del azar y se presentan cuando los datos se desvían repentinamente de los valores medidos.

Pueden tener dos orígenes:

  • Sistemas: un error puede producirse por un defecto en el sistema. No se trata de un error sistemático, sino de un acontecimiento puntual, ya que no hay un mal funcionamiento constante.
    • Por ejemplo, el mal funcionamiento repentino de un sensor.
  • Observaciones: a diferencia de un error de paralaje, estos errores son puntuales.
    • Por ejemplo, una lectura errónea por mover un poco la regla en el último momento antes de la medición.

¿Qué son la precisión y la exactitud?

La precisión y la exactitud son dos conceptos relacionados con las mediciones, que determinan la calidad de nuestros valores medidos. Muchas veces se confunde el uno con el otro, así que vamos a ver de qué trata exactamente cada uno.

Precisión

La precisión indica el grado de repetibilidad de nuestro valor medido.

Si nuestro instrumento de medida es preciso, cada medición que realice será muy parecida a cualquier otra.

Así, al medir el peso de un objeto cuyo valor es \(4,3\,\mathrm{kg}\), siempre obtendremos un valor muy cercano a \(4,3\,\mathrm{kg}\).

Sin embargo, la precisión no significa que las mediciones sean correctas. Un instrumento puede ser preciso, pero desviarse sistemáticamente del valor real.

En nuestro ejemplo de un objeto que pesa \(4,3\,\mathrm{kg}\), una balanza podría producir sistemáticamente valores cercanos a \(4,0\,\mathrm{kg}\). Por tanto, estaría siendo precisa dado que todo el rato daría el mismo valor de la medición, pero no exacta.

Exactitud

La exactitud indica el grado de proximidad al valor real. Una medida exacta tendrá un valor muy cercano o igual al valor verdadero.

Una báscula de gran precisión, que mida el peso de un objeto de \(4,3\,\mathrm{kg}\), dará siempre valores muy próximos a \(4,3\,\mathrm{kg}\), únicamente con variaciones muy pequeñas.

Por tanto, para conseguir mediciones de alta calidad, necesitamos instrumentos de gran exactitud y precisión.

Limitaciones físicas de las mediciones Precisión y exactitud StudySmarterFig. 2: El objeto de esta imagen tiene una longitud de 4,25 cm; hemos realizada distintas tandas de mediciones marcadas en varios colores.

  • Cuanto más cerca estemos del círculo azul oscuro del centro, más precisa será medida.
  • Las mediciones en color amarillo son precisas, pero no exactas.
  • Las mediciones en morado no son precisas, ni exactas.
  • Las mediciones en rosa son precisas y exactas.

Limitaciones físicas de las mediciones - Puntos clave

  • Al realizar mediciones, siempre habrá limitaciones. Estas limitaciones provocan diferencias entre los valores medidos y los reales.
  • Las limitaciones en las mediciones son producto de los instrumentos, o del usuario, y producen errores en los valores medidos.
  • Cualquier desviación de los valores medidos con respecto a los reales producidos por los errores o las limitaciones de las mediciones son incertidumbres.
  • Los errores pueden ser sistemáticos o aleatorios. Los errores sistemáticos tienen su origen en los instrumentos o el sistema, mientras que los errores aleatorios son el resultado del puro azar.
  • La precisión y la exactitud describen la calidad de las mediciones. La exactitud es la propiedad de medir un valor cercano al real, mientras que la precisión es la propiedad de repetir sistemáticamente el mismo valor.

Preguntas frecuentes sobre Limitaciones físicas de las mediciones

Una medición es comparar la magnitud de una propiedad física de un objeto o un sistema con un patrón, o estándar, que nos indique su valor. 


Tenemos muchos ejemplos en nuestro día a día, como la medición de la temperatura, medir el tiempo con un cronómetro, etc.

A la hora de medir con un instrumento, hay dos fuentes para estos errores: la precisión instrumental y el funcionamiento instrumental. 

Los errores se dividen en dos categorías principales: los errores sistemáticos y los errores aleatorios. Pero, hay un tercer tipo de error, conocido como error de negligencia. Por ejemplo, un sensor roto o una lectura errónea.

La fuente del error puede ser el instrumento, el usuario o el sistema. 

La precisión indica el grado de repetibilidad de nuestro valor medido y la exactitud indica el grado de proximidad al valor real. Para mejorarlas, tenemos que utilizar instrumentos precisos, tener conocimientos de como realizar la medición y repetirla varias veces.

Cuestionario final de Limitaciones físicas de las mediciones

Limitaciones físicas de las mediciones Quiz - Teste dein Wissen

Pregunta

¿Cuál es la diferencia entre errores sistemáticos y errores aleatorios?

Mostrar respuesta

Answer

Uno se produce por azar, el otro está siempre en el sistema.

Show question

Pregunta

Si tienes un experimento en el que no se produce ninguna vibración mientras se mide algo, y de repente algo cae, provocando una vibración, ¿qué tipo de error se ha introducido?

Mostrar respuesta

Answer

Error aleatorio.

Show question

Pregunta

Si tienes una regla cuya longitud es de \(99\,\mathrm{cm}\) en lugar de \(1\,\mathrm{m}\) y la utilizas para medir, ¿qué tipo de error estás introduciendo?

Mostrar respuesta

Answer

Error sistemático.

Show question

Pregunta

Si tu instrumento tiene una escala en \(\mathrm{cm}\) y mides un objeto con una longitud de \(22\,\mathrm{mm}\), ¿qué tipo de error estás introduciendo?

Mostrar respuesta

Answer

Error sistemático.

Show question

Pregunta

El tamaño de un objeto puede introducir limitaciones al medirlo. ¿Verdadero o falso?

Mostrar respuesta

Answer

Verdadero.

Show question

Pregunta

¿Cómo se denomina la posible variación del valor de una magnitud medida?

Mostrar respuesta

Answer

Incertidumbre.

Show question

Pregunta

¿Cómo se denomina la desviación que se introduce en los datos al hacer mediciones?

Mostrar respuesta

Answer

Errores.

Show question

Pregunta

¿Cómo se producen los errores aleatorios?

Mostrar respuesta

Answer

Los errores aleatorios son el producto de los cambios no deseados a la hora de medir.

Show question

Pregunta

Los instrumentos pueden introducir limitaciones en tus mediciones. ¿Verdadero o falso?

Mostrar respuesta

Answer

Verdadero.

Show question

Pregunta

Si hacemos algunas mediciones y nuestros resultados se aproximan al valor real pero no se aproximan entre sí, los podemos describir como _____.

Mostrar respuesta

Answer

Exactos.

Show question

Pregunta

Si los resultados de una medición son próximos entre sí y próximos al valor real, los podemos calificar como _____. 

Mostrar respuesta

Answer

Precisos y exactos.

Show question

Pregunta

Si la mayoría de nuestras mediciones están próximas entre sí, nuestras mediciones son exactas. ¿Verdadero o falso?

Mostrar respuesta

Answer

Falso, son precisas.

Show question

Pregunta

Un sensor que falla repentinamente y produce una medición errónea, ¿es un ejemplo de qué tipo de error?

Mostrar respuesta

Answer

Error aleatorio. 

Show question

Pregunta

¿Qué es la exactitud?

Mostrar respuesta

Answer

La capacidad de reproducir un valor medido.

Show question

Pregunta

¿Qué es la precisión?

Mostrar respuesta

Answer

La capacidad de reproducir un valor medido.

Show question

Pregunta

¿Puede un instrumento introducir un error sistemático?

Mostrar respuesta

Answer

Sí, puede.

Show question

Pregunta

¿Qué es un error aleatorio?

Mostrar respuesta

Answer

Un error producido por azar.

Show question

Pon a prueba tus conocimientos con tarjetas de opción múltiple

¿Cuál es la diferencia entre errores sistemáticos y errores aleatorios?

¿Cómo se denomina la posible variación del valor de una magnitud medida?

¿Cómo se producen los errores aleatorios?

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