Para entender el concepto de errores de medicióndebemos conocer los dos términos que definen el error y estos dos términos están escritos a continuación:
El verdadero valor
No es posible determinar el verdadero valor de una cantidad por medios experimentales. El valor verdadero puede definirse como el valor medio de un número infinito de valores medidos cuando la desviación media debida a diversos factores contribuyentes se aproxime a cero.
Valor medido
Puede definirse como el valor aproximado del valor real. Puede averiguarse mediante varias lecturas medidas durante un experimento, aplicando aproximaciones adecuadas a las condiciones físicas.
Ahora estamos en posición de definir el error estático. El error estático se define como la diferencia entre el valor medido y el valor real de la cantidad.
Matemáticamente podemos escribir una expresión de error como, dA = Am At donde, dA es el error estático Am es el valor medido y At es el verdadero valor.
Cabe señalar que el valor absoluto del error no puede determinarse ya que el verdadero valor de la cantidad no puede determinarse con exactitud.
Consideremos algunos términos relacionados con los errores.
Errores de limitación o errores de garantía
El concepto de errores de garantía puede aclararse si estudiamos este tipo de errores considerando un ejemplo. Supongamos que hay un fabricante que fabrica un amperímetroahora debe prometer o declarar que el error del amperímetro que vende no es mayor que el límite que establece. Este límite de error se conoce como error de limitación o error de garantía.
Error relativo o error fraccionario
Se define como la relación entre el error y la magnitud especificada de la cantidad. Matemáticamente escribimos como,
Donde, dA es el error y A es la magnitud.
Ahora aquí estamos interesados en computar el error de limitación resultante en los siguientes casos:
a) Tomando la suma de dos cantidades: Consideremos dos cantidades medidas a1 y un2. La suma de estas dos cantidades puede ser representada por A. Así podemos escribir A = a1 + a2. Ahora el valor incremental relativo de esta función puede ser calculado como
Separando cada término como se muestra a continuación y multiplicando y dividiendo un1 con el primer término y un2 con el segundo término que tenemos
De la ecuación anterior podemos ver que el error límite resultante es igual a la suma de los productos formados al multiplicar los errores límite relativos individuales por la relación de cada término con la función. Se puede aplicar el mismo procedimiento para calcular el error límite resultante debido a la suma de más de dos cantidades. Para calcular el error límite resultante debido a la diferencia de las dos cantidades basta con cambiar el signo de la suma con la resta y el resto el procedimiento es el mismo.
b) Tomando el producto de dos cantidades: Consideremos dos cantidades a1 y un2. En este caso el producto de las dos cantidades se expresa como A = a1.a2. Ahora, tomando el registro de ambos lados y diferenciando con respecto a A, tenemos errores de limitación resultantes como
De esta ecuación podemos ver que el error resultante es la suma de los relativos errores de medición de los términos. De manera similar podemos calcular el error límite resultante para factor de potencia. Por lo tanto, el error relativo sería n veces en este caso.
Tipos de errores
Básicamente hay tres tipos de errores sobre la base; pueden surgir de la fuente.
Errores graves
Esta categoría de errores incluye todos los errores humanos en la lectura, grabación y lecturas. Los errores en el cálculo de los errores también entran en esta categoría. Por ejemplo, al tomar la lectura del medidor del instrumento puede leer 21 como 31. Todos estos tipos de errores entran en esta categoría. Los errores graves pueden evitarse utilizando dos medidas adecuadas y se escriben a continuación:
- Se debe tener un cuidado adecuado en la lectura, registrando los datos. También el cálculo del error debe hacerse con precisión.
- Aumentando el número de experimentadores podemos reducir los graves errores. Si cada experimentador toma diferentes lecturas en diferentes puntos, entonces al tomar el promedio de más lecturas podemos reducir los errores graves.
Errores sistemáticos
Para poder entender estos tipos de erroresclasifiquemos los errores sistemáticos como
Errores instrumentales
Estos errores pueden deberse a una construcción errónea, a la calibración de la instrumentos de medición. Este tipo de error puede surgir por fricción o puede deberse a la histéresis. Estos tipos de errores también incluyen el efecto de carga y el mal uso de los instrumentos. El mal uso de los instrumentos da lugar a que no se ajuste a cero. A fin de reducir al mínimo la errores de medición deben aplicarse varios factores de corrección y en condiciones extremas el instrumento debe ser recalibrado cuidadosamente.
Errores ambientales
Este tipo de error surge debido a condiciones externas al instrumento. Las condiciones externas incluyen la temperatura, la presión, la humedad o pueden incluir campo magnético. A continuación, los pasos que se deben seguir para minimizar los errores ambientales:
- Intente mantener la temperatura y la humedad del laboratorio constante haciendo algunos arreglos.
- Asegúrese de que no haya ningún campo magnético o electrostático externo alrededor del instrumento.
Errores de observación
Como su nombre lo indica tipos de errores se deben a observaciones erróneas. Las observaciones erróneas pueden deberse a PARALLAX. Para minimizar el error de PARALLAX se requieren medidores de alta precisión, provistos de escalas espejadas.
Errores aleatorios
Después de calcular todos los errores sistemáticos, se encuentra que todavía quedan algunos errores de medición. Estos errores se conocen como errores aleatorios. Algunas de las razones de la aparición de estos errores son conocidas, pero aún así algunas razones son desconocidas. Por lo tanto, no podemos eliminar completamente estos tipos de error.