Errori di Misurazione | Classificazione degli Errori

Per comprendere il concetto di errori nelle misurazioni, dobbiamo conoscere due termini che definiscono l'errore e questi due termini sono riportati di seguito:

Valore Reale

Non è possibile determinare il valore reale di una quantità tramite esperimenti. Il valore reale può essere definito come il valore medio di un numero infinito di misurazioni quando la deviazione media dovuta a vari fattori contribuenti si avvicina a zero.

Valore Misurato

Può essere definito come il valore approssimativo del valore reale. Può essere trovato calcolando la media di diverse letture misurate durante un esperimento, applicando le opportune approssimazioni alle condizioni fisiche.

Ora siamo in grado di definire l'errore statico. L'errore statico è definito come la differenza tra il valore misurato e il valore reale della quantità.
Matematicamente possiamo scrivere l'espressione dell'errore come, dA = Am – At dove, dA è l'errore statico, Am è il valore misurato e At è il valore reale.
Si noti che il valore assoluto dell'errore non può essere determinato poiché il valore reale della quantità non può essere determinato con precisione.
Consideriamo alcuni termini relativi agli errori.

Errori Limite o Errori di Garanzia

Il concetto di errori di garanzia può essere compreso se studiamo questo tipo di errore considerando un esempio. Supponiamo che ci sia un produttore che produce un amperometro, ora dovrebbe promettere o dichiarare che l'errore nell'amperometro che sta vendendo non è superiore al limite che stabilisce. Questo limite di errore è noto come errore limite o errore di garanzia.

Errore Relativo o Errore Frazionario

È definito come il rapporto tra l'errore e la magnitudine specificata della quantità. Matematicamente scriviamo come,

Dove, dA è l'errore e A è la magnitudine.
Ora qui siamo interessati a calcolare l'errore limite risultante nei seguenti casi:

(a) Sommando due quantità: Consideriamo due quantità misurate a1 e a2. La somma di queste due quantità può essere rappresentata da A. Quindi possiamo scrivere A = a1 + a2. Ora il valore incrementale relativo di questa funzione può essere calcolato come

Separando ciascun termine come mostrato di seguito e moltiplicando e dividendo a1 con il primo termine e a2 con il secondo termine abbiamo

Dall'equazione sopra possiamo vedere che l'errore limite risultante è uguale alla somma dei prodotti formati moltiplicando gli errori relativi limitanti individuali per il rapporto di ciascun termine alla funzione. La stessa procedura può essere applicata per calcolare l'errore limite risultante dovuto alla somma di più di due quantità. Per calcolare l'errore limite risultante dovuto alla differenza tra due quantità, basta cambiare il segno di addizione con sottrazione e il resto della procedura è lo stesso.
(b) Moltiplicando due quantità: Consideriamo due quantità a1 e a2. In questo caso il prodotto delle due quantità viene espresso come A = a1.a2. Ora prendendo il logaritmo su entrambi i lati e differenziando rispetto ad A abbiamo gli errori limitanti risultanti come

Da questa equazione possiamo vedere che l'errore risultante è la somma degli errori relativi nelle misurazioni dei termini. Analogamente possiamo calcolare l'errore limite risultante per il fattore di potenza. Pertanto, l'errore relativo sarebbe n volte in questo caso.

Tipi di Errori

In sostanza ci sono tre tipi di errori sulla base delle loro fonti.

Errori Grossolani

Questa categoria di errori include tutti gli errori umani durante la lettura, la registrazione e le letture. Gli errori nel calcolo degli errori rientrano anche in questa categoria. Ad esempio, leggendo dallo strumento, potrebbe leggere 21 come 31. Tutti questi tipi di errori rientrano in questa categoria. Gli errori grossolani possono essere evitati utilizzando due misure appropriate e sono elencate di seguito:

1. Dovrebbe essere prestata la massima attenzione nella lettura, nella registrazione dei dati. Anche il calcolo dell'errore dovrebbe essere eseguito con precisione.

2. Aumentando il numero di esperimentatori, possiamo ridurre gli errori grossolani. Se ogni esperimentatore prende letture diverse in punti diversi, allora prendendo la media di più letture, possiamo ridurre gli errori grossolani.

Errori Sistematici

Per comprendere questi tipi di errori, categorizziamo gli errori sistematici come segue:

Errori Strumentali

Questi errori possono essere dovuti a una costruzione errata, a una taratura errata degli strumenti di misura. Questi tipi di errori possono derivare da attriti o da isteresi. Questi tipi di errori includono anche l'effetto di carico e l'uso improprio degli strumenti. L'uso improprio degli strumenti porta al fallimento dell'aggiustamento a zero degli strumenti. Per minimizzare gli errori grossolani nelle misurazioni devono essere applicati vari fattori di correzione e, in condizioni estreme, gli strumenti devono essere ricalibrati con cura.

Errori Ambientali

Questo tipo di errore si verifica a causa di condizioni esterne allo strumento. Le condizioni esterne includono temperatura, pressione, umidità o possono includere un campo magnetico esterno. Ecco i passaggi che si devono seguire per minimizzare gli errori ambientali:

• Cerca di mantenere costante la temperatura e l'umidità del laboratorio facendo alcune disposizioni.

• Assicurati che non ci siano campi magnetici o elettrostatici esterni intorno allo strumento.

Errori di Osservazione

Come suggerisce il nome, questi tipi di errori sono dovuti a osservazioni errate. Le osservazioni errate possono essere dovute al parallasse. Per minimizzare l'errore di parallasse sono richiesti metri altamente accurati, dotati di scale riflettenti.

Errori Casuali

Dopo aver calcolato tutti gli errori sistematici, si scopre che rimangono ancora alcuni errori nelle misurazioni. Questi errori sono noti come errori casuali. Alcune delle ragioni dell'apparizione di questi errori sono note, ma alcune ragioni sono ancora sconosciute. Pertanto, non possiamo eliminare completamente questi tipi di errori.

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