Strumenti di misura ed errori nelle misure – Spiegazione

Strumenti di misura

Nella vita quotidiana, senza che ce ne accorgiamo, siamo spesso esposti ad utilizzare i più svariati strumenti di misura: termometro, righello, cronometro, contachilometri.
Ma, quali sono le principali differenze che li distinguono e le loro principali caratteristiche?
Innanzitutto, è necessario precisare che esistono 2 tipologie di strumenti di misura:

- analogici, dove il valore preso in esame viene indicato su una scala graduata. Ne sono esempi il righello, ma anche i vecchi termometro e le bilance da cucina;

- digitali, nei quali il valore misurato è indicato su un display. Ad oggi, con l'enorme sviluppo della tecnologia, ne vediamo sempre di più: è il caso del cronometro del proprio telefono cellulare oppure dei termometri moderni. Anche lo smartwatch può esserne un esempio.

Quanto invece alle caratteristiche, comuni a entrambe le tipologie di strumenti, le più importanti sono 4:

- portata (o valore di fondo scala), che simboleggia il valore massimo che può essere misurato dallo strumento; in una da 50 cm, quindi, la portata è proprio quest'ultimo valore. Correlata a questa caratteristica vi è anche la soglia, che è il valore minimo che si può misurare; nella riga è di 0 cm.
Infine, l'insieme di tutti i valori compresi dalla soglia alla portata di uno strumento è detto “intervallo di misura”;

- precisione, che indica la qualità della misura che è stata effettuata.
In particolare, per definire se uno strumento è preciso, bisogna stabilire dopo aver effettuato più misure, se i valori delle misure sono molto vicini e se gli stessi sono in accordo con le misure prese da uno strumento affidabile, una sorta di “campione”;

- sensibilità, che indica l'intervallo tra il valore misurato e quello subito dopo. In un righello la sensibilità è di 1 mm: ad esempio, se il valore di una misura è di 14,5 cm, il valore successivo è di 14,6 cm.
Negli strumenti analogici, la sensibilità è indicata dalla differenza tra una tacca e l'altra, mentre in quelli digitali è il valore minimo che può assumere l'ultima casella a destra del display, seguito dall'unità di misura (nel cronometro del telefono di solito è di 1 centesimo di secondo);

- prontezza, che indica la reattività dello strumento quando deve misurare valori diversi.
Uno strumento con elevata prontezza è la bilancia da cucina, perché quando togliamo un alimento e ne mettiamo un altro, il calcolo è quasi immediato; invece uno strumento caratterizzato da una bassa prontezza è il termometro, che ci mette alcuni minuti per misurare la temperatura corporea.

Errori di misura

In fisica, quando si effettua una misura, si commettono inevitabilmente degli errori; tuttavia, solo una piccola parte è dovuta a vere e proprie nostre disattenzioni.
Infatti la maggior parte di essi si può definire “inevitabile”, perché è bene sapere che nell'ambito della fisica non esiste la perfezione. Questo vale per tutto, e le misure ne sono un chiaro esempio.
Esistono dunque 2 tipi di errori:

- errori casuali, che sono dovuti al caso e rispecchiano l'inevitabilità in tutto e per tutto. Alcuni esempi di questi errori sono ritrovabili nel momento in cui si effettua una misura di tempo con un cronometro.
Può capitare di farlo partire un attimo in anticipo, oppure in ritardo, oppure ancora di fermarlo troppo presto o troppo tardi.
Non si possono eliminare, ma si possono attenuare effettuando misure ripetute, così da tener conto di una visione “globale”;

- errori sistematici, che avvengono sempre per eccesso (una misura risulta avere un valore troppo elevato) oppure per difetto (una misura risulta avere un valore troppo poco elevato) e il più delle volte sono dovuti alle caratteristiche dello strumento.
Infatti se lo stesso è mal tarato oppure è difettoso, si conosce già che la misura non risulterà veritiera.
Sempre utilizzando il cronometro, si potrebbe pensare a uno che, nonostante viene fatto partire nel momento giusto, inizia a contare sempre dopo 1 oppure 2 secondi.
Alla fine il valore misurato risulterà più basso di quello effettivo; a differenza di quelli casuali, questi errori si possono eliminare sostituendo lo strumento utilizzato, ma viene da sé che una volta fatto ciò non si è resi immuni dagli errori casuali.