Misure e srumenti di misura

Introduzione alla fisica sperimentale

La fisica è una scienza sperimentale che si fonda sul confronto sui modelli matematici, confrontandosi sempre con le esperienze in laboratorio, in modo che le teorie possano essere applicate e verificarne l'attendibilità. L'obiettivo è comprendere le problematiche sperimentali e mettere a confronto e verificare i risultati sperimentali. Il laboratorio permette di risolvere problemi nuovi.

Scopi del laboratorio di fisica

Lo scopo è comprendere la misura e l'assegnazione dell'incertezza primaria, saper propagare le incertezze sperimentali. Applicare una regola non serve a imparare a memoria e non comprenderne l'utilità. La fisica ha imparato a gestire le incertezze propagate nel mondo reale, utilizzando cifre valide che possiamo determinare sapendo approssimare matematicamente.

Analisi matematica nella fisica

L'analisi matematica fornisce strumenti efficienti e validi per la fisica teorica, ma nella realtà le misure soffrono di incertezza strumentale, dove nella teoria si usano numeri razionali mentre nella pratica si usano numeri naturali. Esempi di misure precise che si hanno in fisica sono:

• La massa del protone
• Deviazione del rapporto giromagnetico del muone

Da questi esempi possiamo dire che le incertezze sono comuni al massimo con due cifre significative. L'errore non viene riportato con due cifre significative, perché se mettessimo un'altra cifra significativa per quanto riguarda l'incertezza, andrei a comprendere maggiormente l'errore e l'incertezza quando l'effettiva misura.

Tipologie di errore

Possiamo comprendere due errori:

• Errore sistematico ovvero un errore che si stima come conseguenza di influenza da parte di altri fattori, esterni o delle apparecchiature.
• Errore statistico per quanto riguarda la calibrazione della misura.

Misurazioni e strumenti

È fondamentale avviare una misurazione diretta e indiretta, con strumenti analogici e digitali, ma dobbiamo evolvere la sensibilità nel comprendere quale strumento sia effettivamente valido o meno. Ovvero, bisogna cercare di distinguere quali strumenti sono validi o meno, valutandone anche la qualità. Importante infatti è l'accuratezza della misura, in base a come si interagisce con lo strumento e anche la qualità nel misurare. Questi sono termini tecnici.

Grandezze fisiche in laboratorio

Le grandezze che analizzeremo in laboratorio saranno:

• Massa
• Lunghezza
• Tempo
• Frequenza

Che cosa è una misura

Come sappiamo, una misura viene scritta prima inserendo il valore migliore x_best seguito dalla sua incertezza. Esistono diversi tipi di misure:

• Misura diretta: es. misurare la lunghezza di una molla a riposo, confrontando la misura con uno strumento graduato.
• Misure indirette, ovvero misure come il volume, che sono soggette a una propagazione di errori a causa delle misure che vengono usate, ricavate mediante delle formule.
• Misure con strumento tarato, ovvero misurare un cilindro immerso in acqua.

Il sistema internazionale delle grandezze

Il sistema internazionale ha valutato delle grandezze che possono andare a determinare delle grandezze, ma bisogna ricordare che non si è determinato che la massa si definisce solo in Kg, ma si utilizzano altre unità di misura a seconda del contesto.