la misura di una grandezza

De Santis Barbara Romana Puccio Paonessa Gaia Cristina Leuzzi

La misura di una grandezza

III AS

Sommario

• Cos'è la misura di una grandezza?
• Gli strumenti di misura
• Gli errori di misura
• L'incertezza nelle misure
• L'incertezza relativa di una misura
• La fisica come teoria della natura

La misura di una grandezza fisica è il processo mediante il quale viene determinato il valore numerico della grandezza, attraverso l'utilizzo di uno o più strumenti di misura. Per attuare il processo di misurazione occorre stabilire un’unità di misura; ad esempio, se vogliamo misurare la lunghezza di un determinato oggetto dobbiamo utilizzare lo strumento di misura della lunghezza, cioè il metro, e successivamente leggere il valore numerico sulla scala graduata dello strumento.

Gli strumenti di misura

Lo strumento di misura può essere:

• digitale, in cui il valore della misura si legge su un display, ad esempio un termostato;

• analogico, in cui il valore della misura si legge su una scala graduata, ad esempio un orologio analogico.

La portata

La portata di uno strumento è l'intervallo massimo di valori che lo strumento è in grado di misurare. Essa è sempre indicata sullo strumento, poiché oltre quel valore lo strumento potrebbe non fornire corrette misurazioni e danneggiarsi. Negli strumenti di misura digitali la portata è indicata sullo schermo, mentre negli strumenti analogici la portata è indicata dal numero più alto sulla scala graduata.

La prontezza

La prontezza di uno strumento indica la rapidità con cui lo strumento è in grado di rispondere alla variazione della grandezza che sta misurando. Essa dipende dai fenomeni fisici alla base del funzionamento dello strumento: ad esempio, un termometro analogico impiega più di un minuto per stabilire il valore definitivo della misura, mentre il termometro digitale per rilevare la temperatura impiega soltanto qualche secondo.

La sensibilità

La sensibilità di uno strumento è la minima variazione della grandezza che lo strumento è in grado di apprezzare. Negli strumenti analogici la sensibilità è indicata dalla differenza tra i valori corrispondenti a due tacche successive; in quelli digitali invece la sensibilità è il valore più piccolo differente da zero che appare nell'ultima cifra a destra.

La precisione

La precisione di uno strumento di misura è un indice della qualità dello strumento stesso. In particolare, affinché uno strumento sia preciso devono accadere due cose:

• misurando più volte la stessa grandezza, si deve ottenere sempre lo stesso risultato;
• i valori forniti dallo strumento devono essere in accordo con quelli misurati con un altro strumento di riferimento, noto come affidabile.

Gli errori di misura

L’errore è, per definizione, la differenza tra il valore vero e il valore misurato della grandezza in esame. Gli errori di misura possono essere di due tipi: sistematici o casuali.

Gli errori sistematici avvengono sempre nello stesso verso: o sempre per eccesso, o sempre per difetto. Essi sono causati dalla mancata taratura dello strumento, da un utilizzo errato, oppure dal suo malfunzionamento. Inoltre, possiamo trovarci di fronte ad un errore di parallasse, nel momento in cui leggiamo la misura di uno strumento analogico senza posizionarci correttamente sulla scala graduata.

Gli errori casuali influenzano il risultato di una misura, a volte per eccesso, altre per difetto, ma non possiamo prevederli. Essi sono causati dalle imprecisioni di chi compie la misurazione, da variazioni imprevedibili della grandezza che stiamo misurando, ma anche da altre condizioni.

L'incertezza nelle misure

Non possiamo calcolare il valore esatto della grandezza che stiamo misurando, dunque il risultato di una misura è il valore più attendibile di quella grandezza, a cui è necessario associare sempre un'incertezza. Quando eseguiamo una misura, quindi, stimiamo il valore più attendibile di quella grandezza, e valutiamo l'incertezza del risultato.

L'incertezza relativa di una misura

Una misura è tanto più accurata quanto più il valore medio delle misure eseguite si avvicina al valore esatto della grandezza. L'accuratezza di una misura è influenzata dagli errori sistematici. Una misura è tanto più precisa quanto più i singoli valori misurati si concentrano intorno al valore medio delle misure eseguite. La precisione di una misura è influenzata dagli errori causali.

La fisica come teoria della natura

La fisica ha come oggetto la natura, cioè lo spazio in cui le cose divengono e si distruggono, il luogo della trasformazione. La fisica aristotelica, in quanto scienza della natura, è essenzialmente una scienza del divenire. Osservando la natura intorno a noi, scopriamo infatti che tutto è destinato a trasformarsi, e quindi il divenire è fondamentale nella nostra esistenza.