Gli strumenti di misura Corso di Fisica ed Elementi di Laboratorio ed Informatica CdL Scienze Biologiche AA 2015/2016

La misura Peso Volume Colore OK ----> g / Kg Rosso ??? La misura è il procedimento attraverso il quale, usando uno strumento appropriato, si stabilisce il valore di una grandezza fisica, cioè si associano a essa un numero e una unità di misura. Cosa posso MISURARE ??? Peso OK ----> g / Kg Un po’ irregolare ma … OK ----> cm3 / m3 Volume Colore Rosso ???

Anche queste sono rosse!!!! La misura La misura è il procedimento attraverso il quale, usando uno strumento appropriato, si stabilisce il valore di una grandezza fisica, cioè si associano a essa un numero e una unità di misura. Cosa posso MISURARE ??? Anche queste sono rosse!!!!

La misura Peso Volume Colore OK ----> g / Kg La misura è il procedimento attraverso il quale, usando uno strumento appropriato, si stabilisce il valore di una grandezza fisica, cioè si associano a essa un numero e una unità di misura. Cosa posso MISURARE ??? Peso OK ----> g / Kg Un po’ irregolare ma … OK ----> cm3 / m3 Volume Non è oggetto di misura Colore

Strumenti di misura Le misure si eseguono usando strumenti opportuni che devono essere tarati (o calibrati). Tarare significa paragonare la misura del vostro strumento con quella di uno strumento di riferimento (anche chiamato standard di riferimento) in condizioni specifiche. Possono essere: Analogici, dotati di una scala graduata e di un indice che fornisce la misura spostandosi sulla scala; Digitali, hanno invece un quadrante dove appare il numero che rappresenta la misura

Sensibilità Sensibilità: è la minima variazione della grandezza in misura, che lo strumento può rilevare e segnalare. Nei multimetri, cioè negli strumenti che possono misurare più grandezze fisiche, la sensibilità dipende necessariamente dalla scala scelta (che in genere in questi strumenti è variabile). Negli strumenti analogici, la sensibilità corrisponde in genere alla divisione più piccola (tacca) della scala prescelta. Negli strumenti digitali la sensibilità corrisponde alla minima variazione dell’ultima cifra indicata sul display cioè quella meno significativa. 0.1 inch = 2.5 mm 1 mm

Prontezza Prontezza: è la caratteristica che quantifica la velocità di risposta dello strumento cioè il tempo col quale lo strumento fornisce la misura. Non necessariamente è desiderabile sempre che tale velocità sia la più alta possibile. Se per esempio si considera come strumento di misura l’indicatore del livello di carburante dell’auto è facile rendersi conto che esso è costruito intenzionalmente con una prontezza poco elevata in modo da evitare che le continue variazioni di livello indotte dal moto dell’auto comportino una continua variazione dell’indicazione, impedendone la lettura.

Portata Portata: è il massimo valore della grandezza in misura che lo strumento può misurare. E’ anche detta fondo scala. Negli strumenti analogici: la portata è uguale al numero più grande scritto sulla scala Negli strumenti digitali: il massimo valore che potremmo leggere sullo strumento prima che si azzeri Sensibilità e portata sono generalmente in contrapposizione: -  se uno strumento ha una elevata sensibilità, non avrà una elevata portata e viceversa.

La misura MISURA ± INCERTEZZA Il risultato della misurazione di una grandezza fisica non è mai un valore numerico esatto È impossibile fare una misura esatta: a ogni misura è associata un’incertezza, che può essere più o meno grande. Questa impossibilità è dovuta a due ragioni: - gli strumenti hanno una sensibilità limitata, per cui non sono in grado di distinguere grandezze che differiscono per meno di una certa quantità; - nel fare una misura, si compiono inevitabilmente degli errori. Quando riportiamo il risultato di una misura, DOBBIAMO SEMPRE riportare anche l’incertezza stimata MISURA ± INCERTEZZA

Errori di misura La misura è contenuta in un Intervallo di Incertezza, ovvero un intervallo minimo in cui siamo sicuri che ricada la misura esatta : M ± Ea Dove M è la misura (o la media delle misure) effettuata Ea è l’errore assoluto Errore Assoluto: Dato un insieme di misure ｛x1, x2, … , xn} si ha Ea = (xmax- xmin)/2 Errore relativo: Er = Errore assoluto/Risultato di misura Errore sistematico: Dovuto ad un difetto dello strumento Errore casuale: Dovuto ad un errore nella procedura di misura

La misura con l'errore relativo minore è quella più precisa Precisione Precisione: è un indice di qualità dello strumento stesso ed è fornito dal produttore. Affinché uno strumento sia preciso devono accadere due cose: misurando più volte la stessa grandezza, si deve ottenere praticamente 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. Esempio: un normale orologio da polso al quarzo fa un errore di un secondo ogni settimana, mentre un orologio atomico fa un errore di un secondo ogni milione di anni. A = (10 ± 1) Kg B = (100 ± 1) Kg Stesso errore assoluto Differenti errori relativi La misura con l'errore relativo minore è quella più precisa

È un concetto qualitativo che dipende dagli errori di misura Accuratezza Accuratezza: indica quanto la misura sia prossima al valore corretto. Una misura x con indeterminazione Δx di una grandezza x è: tanto più accurata quanto più x è vicino al valore esatto di x, tanto più precisa quanto più Δx è piccolo. In una attività di misurazione, possono essere presenti degli errori sistematici, dovuti ad un difetto di impostazione È un concetto qualitativo che dipende dagli errori di misura

Precisione ed Accuratezza Elevata Scarsa Elevata Preciso ed accurato Preciso ed inaccurato Impreciso ed accurato Impreciso ed inaccurato PRECISIONE Scarsa

Precisione

Affidabilità Affidabilità: Quanto è attendibile il valore fornito dallo strumento. E’ la caratteristica che quantifica la capacità dello strumento di misura di fornire una misurazione vicina al valore reale della grandezza in misura.           La affidabilità o precisione dello strumento è strettamente legata  alla sua qualità costruttiva e quindi al suo costo. E’ importante non confondere sensibilità e precisione: uno strumento può essere molto sensibile cioè fornire una misura con un grande numero di cifre decimali, ma poco preciso cioè con un grosso errore sul valore rilevato; in tal caso la sua sensibilità è del tutto insignificante perché tutte le cifre decimali che esso fornisce saranno necessariamente inattendibili e quindi del tutto inutili.