3. Los instrumentos de medida

Recuerda

Medir una magnitud es compararla con otra de la misma naturaleza, llamada unidad.

¿Qué utilizamos para medir las magnitudes?

Los instrumentos de medida son necesarios porque hay magnitudes o pequeñas variaciones de una magnitud que no pueden apreciarse con los sentidos.

Instrumentos para medir longitudes

Instrumentos para medir intensidades de corriente

Cinta métrica: longitudes del orden de 1 m.
Regla graduada: longitudes del orden de centímetros.
Calibrador: longitudes del orden de centésimas de milímetro.

Amperímetro.

Balanza analítica o digital.

Reloj y cronómetro para intervalos pequeños de tiempo.

Termómetro.

Probeta, pipeta, bureta, etc. El volumen interior de estos recipientes se denomina capacidad. Suelen estar graduados en cm3 o mL.

¿Cuáles son las características de un instrumento de medida?

Una de las características de los instrumentos de medida es su precisión, es decir, la variación de magnitud más pequeña que es capaz de apreciar. Así, una regla graduada en milímetros tiene una precisión de 1 mm, mientras que la cinta métrica es menos precisa, porque está graduada en centímetros.

Otro rasgo fundamental de un instrumento de medida es su sensibilidad o capacidad de apreciar pequeñas variaciones en el valor de una magnitud.

La precisión de un instrumento está relacionada con su sensibilidad. Por ejemplo, un termómetro con una precisión de 1ºC no será capaz de apreciar décimas de grado, es decir, con ese termómetro no es posible proporcionar una medición expresada en décimas de grado.

3.1. Cifras significativas

¿Cómo se indica la precisión de una medida?

La precisión de una medida se indica mediante el número de cifras que se utilizan para expresar el resultado. Supongamos que deseamos medir la longitud de una varilla metálica con una regla graduada y una cinta métrica, como se muestra en las figuras:

Con la regla graduada en milímetros se puede apreciar que la varilla mide algo más de 7,6 cm, pero sin llegar a 7,7 cm. Este instrumento nos da **dos cifras seguras** (7 y 6) como valor de la medida.

Con la cinta métrica graduada en centímetros podemos apreciar que la varilla mide más de 7 cm, pero sin llegar a 8 cm. Este instrumento únicamente nos proporciona **una cifra segura**, el 7.

Reglas del redondeo

Si la cifra despreciada es mayor que 5, la anterior se incrementa en una unidad.
Ejemplo: el redondeo de 12,56 mL a un valor numérico con solo un decimal significativo es 12,6 mL.
Si la cifra despreciada es menor que 5, la anterior no se altera.
Ejemplo: el redondeo de 1,43 mL a un valor numérico con solo un decimal significativo es 1,4 mL.
Si la cifra despreciada es igual a 5, la anterior se incrementa en una unidad solo cuando esta sea impar. Si es par, no se altera (el cero se considera cifra par).
Ejemplo: el redondeo de 10,35 mL a un valor numérico con solo un decimal significativo es 10,4 mL. Si el número es 9,25 mL, el redondeo es 9,2 mL.

La primera medición nos ha proporcionado más cifras seguras que la segunda. Estos dígitos reciben el nombre de cifras significativas (c.s.) de la medida.

Se denomina cifra significativa a cada uno de los dígitos que se conocen con seguridad en una medida.

Pues bien, un instrumento es tanto más preciso cuanto mayor sea el número de cifras significativas que pueden obtenerse con él.

Son dígitos significativos

No son dígitos significativos

Todas las cifras distintas de cero.

Por ejemplo, 321 tiene tres cifras significativas y 1,345 cm, cuatro.

Los ceros que figuran entre dos dígitos distintos de cero y los que aparecen después de la coma decimal.

Por ejemplo, 106,470 mm tiene seis cifras significativas y 24,0 cm, tres.

El cero a la izquierda de la coma decimal y los de detrás de la coma, si delante no hay un dígito distinto de cero.

Por ejemplo, 0,405 kg tiene tres cifras significativas y 0,000509 0 kg, cuatro.

Es conveniente utilizar la notación científica de manera que todos los dígitos que aparezcan antes de la potencia de diez sean significativos (por ejemplo, 1,430 ⋅ 105 tiene cuatro cifras significativas).

3.2. Redondeo

Ideas claras

La precisión es la variación de magnitud más pequeña que un instrumento es capaz de apreciar.
La sensibilidad es la capacidad de apreciar pequeñas variaciones en el valor de una magnitud.

En la mayoría de los casos, al realizar una operación aritmética (suma, resta, multiplicación o división) con números decimales, tendremos que hacer uso del redondeo.

Se llama redondeo el desprecio de las cifras situadas a la derecha de la última cifra significativa.