Tipos de Errores en las Mediciones

Hace poco más de un mes, se remecieron los cimientos de la Física al hacerse el anuncio de que se «habrían descubierto partículas (neutrinos) capaces de sobrepasar (infinitesimalmente) la velocidad de la luz». Aquí en el blog, se presentaron varias entregas al respecto, dada la seriedad de las implicaciones y la importancia propia de éste «descubrimiento».

Era de esperarse que ahí había algun tipo de error en la toma de las mediciones (si se tenía en cuenta la velocidad de la luz en el vacío es 299.792.458 m/s  y  la discrepancia en la medida que era alrededor a los 60 ns -o sea 0.00000006 s-. Dichas cifras no están ni cerca en orden de magnitud, ni en el número de cifras significativas).  Es importante tener en cuenta que las cantidades tan discímiles en cifras significativas están por debajo de la incertidumbre en el error de medición (ver este post).

Para aclarar más lo sucedido, decribimos a continuación los tres tipos de errores que podemos cometer en la toma de mediciones científicas, y que como ingenieros o personal técnico, nos pueden brindar luces sobre las diferencias  entre teoría y práctica:

1.-Errores de Escala: Este tipo de error está determinado por la precisión del aparato de medida. Es entendible que con una simple regla cuya división mínima es un milímetro no es posible medir fracciones de esta cantidad con total certeza, sin embargo, casi siempre podemos asegurar con toda confianza que el valor de la longitud de un objeto medido con este instrumento estaría entre dos múltiplos consecutivos de esta unidad. En ese caso el error en la medida no excedería la mínima división de la escala utilizada.

2.-Errores Aleatorios: En muchos experimentos y tomas de medidas cuando se tienen instrumentos de alta precisión, al realizar medidas consecutivas de una cierta magnitud se pueden obtener valores diferentes de la medida debido a ciertos factores que, de manera sutil pero perceptible por nuestro instrumento, pueden afectar la medida en forma aleatoria. Por eso estos errores se denominan aleatorios. Un ejemplo de ello es cuando manualmente debemos accionar un cronómetro para determinar un intervalo de tiempo, siendo nuestro tiempo de reacción mayor que la incertidumbre de este instrumento. Para obtener una buena estimación de la medida, debemos realizar la medición varias veces con lo que obtenemos una región donde, con cierta confianza, podemos afirmar que allí se halla el valor real.

3.-Errores Sistemáticos: Contrariamente a los aleatorios existen otros factores que sistemáticamente producen error en la medida, puesto que dependen del sistema o montaje experimental, por esto ellos son llamados sistemáticos. Este es el caso de cuando se tienen instrumentos de medida descalibrados. También dentro de ese tipo de errores están incluidos los inducidos por los modelos teóricos cuando son usados para medidas indirectas. Por ejemplo, cuando queremos hallar la profundidad de un pozo midiendo el intervalo de tiempo que existe entre el momento en que se deja caer una piedra en su interior y, el instante en que se escucha el chasquido de la piedra al golpear el fondo, utilizando las ecuaciones de caida libre para el descenso de la piedra; en este caso, eel no considerar la fricción del aire, ni el retardo del sonido produce errores sistemáticos, que pueden despreciarse en caso de no requerirse mucha exactitud.

En nuestro caso de estudio, semanas más tarde, se determinó que las causas de la (ahora infame) variación de la velocidad de la luz, había sido predicha dentro de las condiciones de referencia estipulada por la misma Relatividad: los satélites en órbita alrededor de la Tierra van a tal velocidad, que las mediciones de GPS asociadas a los tiempos universales, son afectados por una muy ligera (pero notable) contracción  del tiempo, lo que condujo a la espectacular trasgresión de «c».  Decía un Jefe que tenía, con cierta razón, que en ningún caso se puede decir que «un trabajo está malo», en todo caso, está elaborado con suficiente imprecisión en las medidas, como para que se tenga que rechazar.