Cómo realizar con precisión un análisis básico de errores

¿Qué es el análisis de errores?

Como parte de un experimento científico, es necesario conocer la temperatura de un vaso de precipitados lleno de agua. ¿Cómo vas a hacer esto? Quizás podría poner un termómetro en el vaso de precipitados, mirarlo y registrar la temperatura. Esta es una buena idea, pero ¿es suficiente?

¿Deberías medirlo más de una vez? ¿Cómo puede saber si su medida es “buena” o no? Para comenzar a responder estas preguntas, debe comprender el análisis de errores , que es el proceso de determinar qué tan exacta y precisa es una medición.

Exactitud y precisión

El análisis de errores le ayuda a determinar la exactitud y precisión de una medición. En ciencia, estas palabras tienen significados muy específicos.

• La precisión es qué tan cerca está una medición del valor verdadero o aceptado.
• La precisión mide qué tan repetible es una medición.

Si mide la longitud de un lápiz 3 veces y obtiene 10,3 cm cada vez, sus medidas serían muy precisas.

Por supuesto, desea que todas sus medidas sean lo más precisas y precisas posible, pero precisión y exactitud NO son lo mismo, y es posible tener una sin la otra.

Por ejemplo, digamos que repite una medición varias veces y obtiene valores muy diferentes cada vez. Sus resultados serían imprecisos, pero luego encontrará que el valor promedio está muy cerca del valor real, por lo que su medición sería precisa.

Una medición también puede ser precisa pero no exacta si obtiene el mismo valor una y otra vez, pero no se acerca al valor real.

Fuentes de error

Cuando realiza cualquier medición, siempre existe la posibilidad de error. El error experimental se divide en dos categorías generales, error sistémico y error aleatorio.

El error sistémico es un error causado por un problema con el equipo de medición. Esto incluye instrumentos con escalas difíciles de leer, instrumentos calibrados incorrectamente e instrumentos que no se están utilizando correctamente. Los errores sistémicos generalmente dan como resultado mediciones precisas pero no exactas, porque el equipo puede estar dando el mismo resultado cada vez, incluso si ese resultado no es exacto.

Para reducir los errores sistémicos, asegúrese de utilizar el equipo de la forma correcta y de que esté calibrado y funcionando correctamente. Por ejemplo, cuando intente leer la temperatura del termómetro, debe asegurarse de poner los ojos a la altura de la parte superior del líquido para poder realizar una medición precisa. Si lo mira desde arriba, es probable que cometa un tipo de error llamado error de paralaje , que se debe a la observación de un dispositivo de medición en ángulo.

A diferencia del error sistémico, el error aleatorio se debe a factores impredecibles e incontrolables que pueden afectar el experimento. El error aleatorio es inevitable, pero puede reducir los efectos del error aleatorio realizando varias mediciones y tomando un promedio. De esa manera, incluso si un error aleatorio hace que sus mediciones tengan baja precisión, aún pueden ser precisas si promedia varios valores.

Cómo calcular el porcentaje de error

Ahora que conocemos los diferentes tipos de error y algunas formas en que puede eliminarlo o compensarlo, veamos cómo cuantificar exactamente el grado de precisión de sus mediciones. Si conoce el valor real de lo que está tratando de medir, puede calcular el porcentaje de error para obtener un número que le indique cuán preciso fue.

Para encontrar el error porcentual, primero promedie todas sus medidas. Luego, encuentre la diferencia entre su promedio y el valor real. Finalmente, divida esta diferencia por el valor real y multiplíquela por 100 para convertirla en un porcentaje.

¿Viste los símbolos que se ven así (|) a cada lado del numerador? Estos le dicen que tome el valor absoluto del numerador. Esto significa que siempre debe ser positivo. NUNCA obtendrá un valor negativo para el porcentaje de error.

Midiendo la temperatura del agua

Volvamos al problema de medir la temperatura del agua y veamos si podemos realizar un análisis de errores en sus mediciones. Mide la temperatura tres veces y obtiene estos valores (en grados Celsius): 34,5, 34,6, 34,4.

¿Qué puedes decir sobre tus medidas? ¿Son precisos? Sí, parece que son precisos porque todos están muy cerca unos de otros.

¿Son precisos? Para determinar eso, necesitaría conocer el valor real de la temperatura para comparar su medida. Supongamos que todos en su clase miden la temperatura y que el promedio de toda la clase es 37,2 grados. Podemos tomar este como el verdadero valor de la temperatura.

¿Qué significa esto sobre la precisión de sus mediciones? No son completamente precisos porque su promedio (34,5) es diferente del valor real (37,2).

¿Qué tipo de error cree que podría tener en sus medidas? Es probable que haya algunos errores sistémicos porque la precisión es alta y la precisión es baja. Esto podría deberse a que hay algún problema con su termómetro, o quizás no está leyendo correctamente el termómetro.

Finalmente, calculemos el porcentaje de error de su medición:

Resumen de la lección

La precisión se define como qué tan cerca está una medición del valor verdadero o aceptado, mientras que la precisión mide qué tan repetible es una medición. El análisis de errores es el proceso de determinar qué tan exacta y precisa es una medición. El error sistémico es un error causado por un problema con el equipo de medición. Si hay errores sistémicos, es probable que su medición sea precisa pero no exacta. El error aleatorio se debe a factores impredecibles e incontrolables que pueden afectar el experimento. Si hay muchos errores aleatorios, su medición no será precisa, pero aún puede ser precisa si toma varias mediciones y encuentra un promedio.

Para encontrar el error porcentual, encuentre la diferencia entre su promedio y el valor real y divídalo por el valor real. Multiplica la respuesta por 100 para convertirla en un porcentaje.