Fundamentos de Metrología: Magnitudes, Unidades y Cifras Significativas en Física

Fundamentos de Metrología: Magnitudes, Unidades e Incertidumbre

Este documento establece las magnitudes fundamentales y las relaciona con sus unidades correspondientes en el Sistema Internacional (SI). Se enfatiza el uso correcto de las unidades del sistema métrico decimal y del SI, incluyendo sus múltiplos y submúltiplos. Además, se relaciona cada magnitud con su instrumento de medida apropiado, se reconoce la importancia de las cifras significativas en una medición y se aplican cálculos sencillos mediante el redondeo. Finalmente, se aborda el uso correcto de la notación científica.

Magnitudes Fundamentales y Unidades del SI

Las siete magnitudes fundamentales del Sistema Internacional son:

• Longitud: metro (m)
• Masa: kilogramo (kg)
• Tiempo: segundo (s)
• Temperatura: kelvin (K)
• Intensidad de corriente eléctrica: amperio (A)
• Intensidad luminosa: candela (cd)
• Cantidad de sustancia: mol (mol)

Instrumentos de Medida

Cada magnitud física requiere un instrumento específico para su cuantificación:

• La longitud se mide con una cinta métrica o un metro.
• La masa se mide con una balanza o una báscula.
• El tiempo se mide con un reloj o un cronómetro.
• La temperatura se mide con un termómetro.
• La intensidad de corriente se mide con un amperímetro.

Definición de Medición

Medir una magnitud física es comparar un valor de esa magnitud con otra cantidad de la misma que se ha elegido como unidad patrón.

Características de los Instrumentos de Medida

Precisión de un Instrumento

La precisión de un instrumento de medida es el valor mínimo de la magnitud que puede apreciar. Cuanto más preciso es un instrumento, más finas son las divisiones de su escala y más cifras decimales proporciona.

Sensibilidad de un Instrumento

La sensibilidad de un instrumento es la capacidad para detectar variaciones de la magnitud a medir.

Notación Científica

En notación científica, un número se escribe con la parte entera conteniendo una sola cifra distinta de cero, seguida de la parte decimal y de una potencia de 10. El exponente de la potencia de 10 será positivo o negativo, según exprese el desplazamiento de la coma decimal hacia la derecha o hacia la izquierda, respectivamente.

Errores Experimentales

Los errores en la medición se clasifican en dos tipos principales:

Errores Sistemáticos

Estos errores tienen que ver con la forma de realizar la medida o con fallos intrínsecos del equipo:

• Error de calibrado.
• Error de paralaje.

Errores Aleatorios

Para minimizar su efecto, se recomienda realizar cada medida varias veces y tomar como valor más probable el promedio aritmético de las mediciones. Por ejemplo, si se mide la longitud de una persona y se obtienen los siguientes resultados:

Cálculo del Error Absoluto

El error absoluto ($ ext{Ea}$) se define como la diferencia entre el valor de una medida individual y el valor más probable (el promedio).