1.1. - Estado de la cuestión
- Autor:
- Jenaro Vera Guarinos
En un laboratorio se pretende determinar una magnitud física desconocida mediante observaciones en una experiencia controlada. Dichas observaciones las plasmamos en valores numéricos que obtenemos con la instrumentación usada en el proceso de medida. Usualmente se realiza la observación sobre dos magnitudes que somos capaces de controlar (medir) y lo que se intenta es encontrar la relación que existe entre ellas para así poder descubrir el valor de otra magnitud física desconocida. Una vez conseguido el objetivo podremos escribir una expresión matemática que relacione de forma general las tres magnitudes en juego, es lo que se conoce como “ley física” y en la mayoría de los casos esa ley física tiene un comportamiento lineal (si no fuera así se debe linealizar el problema).
Todas las experiencias planteadas en este curso tienen una ventaja sobre la realidad de un laboratorio de investigación, dicha ventaja consiste en que se conoce de antemano el resultado, pues las experiencias se basarán en leyes físicas ya establecidas. El planteamiento que vamos a tener es, intentar trabajar en la medida de lo posible como si la ley física fuera desconocida y realizar una comparación entre nuestros resultados y la ley ya establecida.Antes de pasar a describir la labor que se puede llevar a cabo en un laboratorio debemos aprender a escribir correctamente los resultados numéricos, pues es usual creer que los cálculos solo son el resultado de una operación matemática y el número obtenido es el correcto sin hacer otras consideraciones. Esa manera de actuar es errónea pues los valores numéricos que introducimos en cualquier expresión matemática proceden de una medida previa de estos parámetros y, para obtener esa medida se ha hecho uso de un instrumento de medición que siempre introduce un error o incertidumbre en el resultado de esta. Por lo que en consecuencia si los números (medidas) que introducimos en una fórmula son inexactos, entonces el resultado también tendrá cierta incertidumbre asociada y no será simplemente el resultado de la operación matemática.
Para ello vamos a introducir primero el concepto de cifras significativas y como se trabaja con dicho concepto al realizar operaciones matemáticas. Y de forma necesaria tendremos que introducir el concepto de incertidumbre, exactitud, error absoluto, error relativo y calidad. En la siguiente actividad; aparte de la exposición de lo que podriamos llamar "normas ortográficas en la escritura de números" se pueden encontrar todos los recursos formales, definiciones, conceptos y técnicas necesarias para abordar el planteamiento, desarrollo, análisis y expresión gráfica de los distintos procesos de medida que se necesitan para desarrollar correctamente el trabajo experimental en un laboratorio. Respecto al nivel de profundidad que tenemos a la hora de utilizar las herramientas estadísticas necesarias para estimar el valor representativo de los resultados del proceso de "medida directa de una magnitud", se puede decir que somos demasiado rigurosos o que nos conformamos con un tratamiento elemental basado en el valor promedio y su incertidumbre asimilada a la desviación media (no usamos el concepto de desviación cuadrática media o desviación estandar como se hace en casi todos los textos que se ocupan de este tema). Un planteamiento más riguroso se puede encontrar en el siguiente libro: Experimentación: Una introducción a la teoría de las mediciones y al diseño de experimentos. D. C. Baird 1991-Prentice Hall Hispanoamericana, S. A. ISBN 0-13-295338-2