Introduzione alla teoria della misura

Documenti analoghi
Grandezze e Misure.

LEZIONE # 3. U Il risultato di questa operazione è il numero a che quantifica in modo oggettivo l ampiezza o l intensità della grandezza in esame.

fenomeni na- turali grandezze fisiche principi leggi metodo scientifico modello

Tutte le altre grandezze fisiche derivano da queste e sono dette grandezze DERIVATE (es. la superficie e il volume).

Esperienze di Fisica

Grandezze e Misure 1

I.T.C.G. Hodierna. Corso per Geometri. Materia: Fisica. Prof. Giuseppe Frangiamore

LE GRANDEZZE FISICHE. Sono proprietà dei corpi per le quali è possibile eseguire operazioni di misura

GRANDEZZE FONDAMENTALI E DERIVATE

Grandezze e Misure.

Argomenti per il Recupero di Fisica

Laboratorio di Fisica-Chimica

fenomeni na- turali grandezze fisiche principi leggi metodo scientifico modello

Grandezze fisiche e loro misura

Presentazione. - Lezioni ed Esercitazioni (Ing. Piotto); - Modalità di esame: prova pratica + prova orale

Metodologie informatiche per la chimica

Metodologie informatiche per la chimica

Fisica per Scienze Geologiche

Generalità sul modulo di Laboratorio di Fisica 1

Corso PAS Misure, strumenti ed Errori di misura. Didattica del Laboratorio di Fisica F. Garufi 2014

Le Grandezze Fisiche e la loro Misura

Il Corso di Fisica per Scienze Biologiche

Taratura, calcolo dell errore. Dr. Ing. Andrea Malizia, PhD Gruppo di Ricerca di Elettronica Quantistica e Plasmi

Sistemi di unità di misura

Incertezza di Misura: Concetti di Base

FISICA. Elaborazione dei dati sperimentali. Autore: prof. Pappalardo Vincenzo docente di Matematica e Fisica

Sintesi degli argomenti di fisica trattati (parte uno)

Misura di grandezze fisiche Stima delle incertezze. Maria Luisa De Giorgi Dipartimento di Fisica UniSalento - Lecce

Capitolo 2 Le misure delle grandezze fisiche

5 DETERMINAZIONE DELL'INCERTEZZA TIPO COMPOSTA Grandezze d'ingresso incorrelate Grandezze d'ingresso correlate...

Corso di FISICA. Docente: Prof. M.P. De Pascale Esercitazioni a cura: Prof. L. Narici, Dr.P.Castrucci

Capitolo 2. La misura

Rappresentazione numerica delle misure di grandezze fisiche

Osservazioni e Misura. Teoria degli errori

Corso di Laurea in Fisica

LA MISURA DELLE GRANDEZZE FISICHE. Prof Giovanni Ianne

Introduzione alla fisica. Grandezze fisiche Misura ed errori di misura. Unità di misura

INTRODUZIONE GRANDEZZE FISICHE GRANDEZZE FISICHE

Lezione di oggi. Sistema internazionale di unità di misura

Laboratorio di Fisica per Chimici

Misure Elettroniche e Cronometraggio

CORSO DI BIOFISICA IL MATERIALE CONTENUTO IN QUESTE DIAPOSITIVE E AD ESCLUSIVO USO DIDATTICO PER L UNIVERSITA DI TERAMO

Indice Premessa Cenni storici delle misure

La misura si fa utilizzando uno strumento, ogni strumento ha associata un incertezza (non esistono stumenti con

Algebra. Considera la formula: esplicita rispetto a r e rispetto a Q. Considera la formula: esplicita rispetto a h.

Grandezze fisiche e loro misura

Capitolo 1. Le grandezze fisiche

confronto di quantità incognita con grandezza omogenea di riferimento

APPUNTI delle lezioni prof. Celino PARTE 1

grandezze fisiche leggi fisiche

ALMENO UN ORDINE DI GRANDEZZA

FISICA (dal greco physis = natura )

Le proprietà fisiche e la misura


Cenni di Metrologia. Un insieme di definizioni e procedure per la tracciabilità delle misure Ovvero chi garantisce il mezzo litro?

Misure Elettroniche (e Strumentazione)

Rappresentazione numerica delle misure di grandezze fisiche

Franco Ferraris Marco Parvis Generalità sulle Misure di Grandezze Fisiche

Strumenti di Misura. Strumento di Misura

FISICA. Elaborazione dei dati sperimentali. Autore: prof. Pappalardo Vincenzo docente di Matematica e Fisica

Le unità fondamentali SI. Corrente elettrica

Franco Ferraris Marco Parvis Generalità sulle Misure di Grandezze Fisiche. Prof. Franco Ferraris - Politecnico di Torino

Strumentazione e misure elettriche

Strumenti di misura e teoria degli errori. Piano Lauree Scientifiche Dipartimento di Matematica e Fisica «E. De Giorgi» Università del Salento

Le Grandezze e il Sistema Internazionale di misura

Capitolo 1 Misure e grandezze

TEORIA DEGLI ERRORI DI MISURA, IL CALCOLO DELLE INCERTEZZE

Unità di misura e formule utili. Lezione 6

SEGNALE ANALOGICO. Un segnale analogico ha un ampiezza che varia in maniera continua nel tempo

METODO SPERIMENTALE. Per la comprensione di un fenomeno è importante individuare i fattori essenziali e distinguerli da quelli secondari.

Note di Laboratorio Massimiliano Virdis

Strumentazione biomedica

Parte I (introduzione)

Il metodo scientifico

VARIABILI DI INTERESSE

Marta Marcantonini. Telefono: 075/

Acquisizione, rappresentazione e analisi di dati sperimentali

Questi appunti costituiscono soltanto una traccia sintetica del Corso di Laboratorio di Fisica, a prescindere dalle opportune spiegazioni e dai

Attività di precorso iniziale

Misurare per conoscere il modo fisico. You Only Know What You Measure

Analisi degli Errori di Misura. 08/04/2009 G.Sirri

GRANDEZZE FISICHE E MISURA

Classe 2^ - STA - UdA n 1: Metrologia - Principi di funzionamento della strumentazione di base PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DELLA STRUMENTAZIONE DI BASE

Chimica Generale ed Inorganica

Problematiche relative alla stima dell incertezza del metodo UNI EN ISO :2013 e relative implicazioni sulle procedure di taratura della

Fisica con elementi di Matematica (O-Z)

Il Monitoraggio Costiero Italiano

Grandezze fisiche fondamentali

Argomenti del corso Parte I Caratteristiche generali e strumenti terminali

IE FISICA Verifica 10 gennaio 2015 tutti gli esercizi e tutte le domande

Grandezze fisiche e loro misura

Studio delle incertezze nelle misure fisiche. Dott. Claudio Verona

Corso di PED. L interesse della fisica è il mondo che ci circonda. La descrizione che la fisica fornisce è di tipo quantitativo.

ISTITUTO PROFESSIONALE DI STATO PER L INDUSTRIA E L ARTIGIANATO I.P.S.I.A. L. B. ALBERTI

Transcript:

Introduzione alla teoria della misura Una operazione di misura è costituita da un insieme di regole e/o convenzioni, o anche da un procedimento sperimentale, per mezzo dei quali alla proprietà fisica sotto osservazione viene associato un numero. Il numero è la misura della grandezza considerata! Classificazione: a) individuare le caratteristiche o le proprietà salienti di un oggetto o di un fenomeno fisico; b) raggruppare gli oggetti o i fenomeni in classi ove le proprietà individuate siano omogenee. E un metodo conoscitivo efficace ma puramente qualitativo. Odi Ordinamento: considerare solo quelle proprietà itàche possono essere ordinate secondo una scala. E una prima forma di quantificazione delle proprietà, basata sulla intensità della proprietà selezionata. Misurazione: associare alla proprietà p considerata in modo univoco un numero che la rappresenta ogni volta che tale proprietà si manifesta eguale a se stessa. Si instaura così una scala di misura. Ciò significa istituire una corrispondenza biunivoca tra le proprietà fisiche degli oggetti, o dei fenomeni, ed i numeri reali. Quando viene scelta una grandezza campione o unità B Uil procedimento di associare in modo univoco un numero alla grandezza fisica è compiuto e si può parlare di misura della grandezza A. esempio: lunghezze A = U a A = m a B = C misura di A metri gradi centigradi b

Dal 1978 è in vigore in Italia il Sistema Internazionale delle unità di misura (acronimo SI), redatto nel 1976 dalla XI Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure. Grandezza Unità SI Nome Simbolo [L] Lunghezza metro m [M] Massa kilogrammo kg [t] Tempo secondo s [I] Intensità di corrente elettrica ampère A [T] Temperatura termodinamica kelvin K [m] Quantità di sostanza mole mol [Lc] Intensità luminosa candela cd I campioni iprimari isono dt detenuti tinel Laboratorio Internazionale di Mt Metrologia (BIPM) (B.I.P.M.) a Sevres in Francia, mentre in Italia i campioni secondari sono detenuti e disseminati dall Istituto di Metrologia G. Colonetti (I.M.G.C.) e l Istituto Elettrotecnico Nazionale Galileo Ferrarsi (I.E.N.), oggi confluiti nell Istituto Nazionale di RIcerca Metrologica (I.N.RI.M). L Ente Nazionale Energie Alternative (E.N.E.A.) detiene i campioni nucleari. S.I. S.T. [L] m [L] m [ t ] s [ t ] s [ M ] kg [ F ] k nei due sistemi di unità, grandezze fisiche diverse (una massa nel SI ed una forza nel ST) hanno il medesimo nome!

[ L ] = [ L] 2 [ A ] = [ L ] 3 [ V ] = [ L ] [ t ] = [ t] 1 [ v] = [ t ] 2 [ a] = [ L][ t ] [ M ] = [ M] 2 [ F] = [ M][ L][ t ] [ J] = [ M][ L ][ ] 2 t 2 [ W ] = [ M ][ L ][ 2 t ] 3 m (fondamentale) m 2 (derivata) m 3 (derivata) t (fondamentale) m/s (derivata) m/s 2 (derivata) kg (fondamentale) kg m/s 2 = N (derivata) kg m 2 /s 2 = J (derivata) kg m 2 /s 3 = W (derivata) 2 UF( ST) = 1kg f 1kgm 9.81m / s = 9. 81N

esempio densità dell aria: Misure dirette: Misure indirette: eseguite con strumenti che operano il confronto diretto tra A ed U. Ad es. misure di lunghezza con il regolo graduato (metro). Sono misure semplici, piuttosto precise ma relativamente rare. ottenute applicando una legge fisica e misurando le grandezze che vi intervengono. Componendo i valori di queste misure, si ottiene il dato cercato. Ad es. misura di v=x/t, misurando lo spazio x e il tempo t ottengo indirettamente la v. Sono misure relativamente diffuse ma sono anche misure soggette a incertezze maggiori (a causa del fenomeno della propagazione degli errori). Misure con strumenti tarati: eseguite mediante strumenti che hanno memorizzato al loro interno una volta per tutte il campione U della grandezza A da misurare. Queste, sono le misure più diffuse sia nel settore scientifico che tecnico.

LA CATENA DI MISURA Che cosa si vuole misurare e perché : PROCEDIMENTO LOGICO CONOSCITIVO si vuole avere un controllo di massima di una grandezza fisica? si desidera fare una misura scientifica rigorosa? si desidera utilizzare il valore della misura per un controllo automatico? si vuole conoscere entro quali limiti può variare una grandezza per impostare un segnale di allarme? 1. si sceglie lo strumento in base al campo di estensione della grandezza da misurare, in base all entità delle variazione che si prevede la grandezza possa avere e anche in base alla velocità di variazione che si pensa la grandezza possa manifestare. 2. sul dispositivo di uscita dello strumento si legge il dato numerico a. 3. per mezzo della graduazione dello strumento al dato numerico si associa l unità di misura U eseguendo di fatto l operazione di misura: a U = A 4. ma a questo punto si è ottenuta solamente una misura bruta della grandezza fisica A. Occorre ancora individuare le molte incertezze associate alla misura bruta, correggere il dato ottenuto e passare quindi alla misura corretta. 5. con l enorme diffusione degli strumenti digitali è oggi possibile acquisire molte misure ripetute di una grandezza fisica a 1 a 2 a n. Si pone quindi il problema di individuare il valore vero della grandezza. Si procede quindi ad una analisi statistica dei dati.

LE QUALITA METROLOGICHE DEGLI STRUMENTI 1. CAMPO DI MISURA 2. SENSIBILITA 3. ACCURATEZZA 4. FINEZZA 5. RAPIDITA Il campo di misura è l intervallo compreso tra i valori minimo e massimo della grandezza misurabili dallo strumento e, all interno del quale, sono valide le altre qualità metrologiche. Curva di graduazione: Curva di taratura:

u u = b f ( u b ) è la curva di taratura, ovvero la curva degli scarti tra la lettura del valore u b e il valore di riferimento u, per ogni uscita u b. Se u u b < 0 u < u b lo strumento della serie sovrastima la grandezza in ingresso quindi a u b si deve sottrarre lo scarto indicato. Se u u b > 0 u > u b lo strumento della serie sottostima la grandezza in ingresso quindi a u b si deve aggiungere lo scarto indicato.

La sensibilità è l attitudine lattitudine dello strumento a rilevare piccole variazioni della grandezza in ingresso.

Accuratezza (precisione) La precisione è l attitudine dello strumento a fornire il valore vero della grandezza misurata Errore relativo: errori sistematici: tutti quegli errori per i quali si riesce ad identificare una causa. errori casuali: tutti quegli errori per i quali non si riesce ad identificare la causa.

Analisi a priori :

Analisi a posteriori : Effettuo n misure x 1 x 2 x n

σ = x σ x n

La finezza è l attitudine lattitudine dello strumento a non perturbare la grandezza oggetto della misura.

la rapidità è l attitudine degli strumenti a seguire le variazioni nel tempo della grandezza da misurare

Strumenti di ordine zero:

Strumenti del 1 ordine:

risposta al gradino:

risposta in frequenza:

Strumenti del 2 ordine:

risposta al gradino:

risposta in frequenza:

la sensibilità e la pulsazione naturale sono inversamente proporzionali!

esempio: il Galvanometro curva di graduazione:

StrumentazioneDIGITALE : In una trasmissione digitale, poiché alla ricezione si devono distinguere due soli livelli,, il rumore elettromagnetico esterno (disturbo) raccolto per strada, grazie all immunità al rumore dei circuiti CMOS (=0.45V), influenza minimamente la trasmissione dell informazione! Nei sistemi di misura tutte le grandezze fisiche d interesse (spostamenti, velocità, forze, pressioni, portate di liquidi e gas, temperature ecc.) ) sono misurate da opportuni sensori. I segnali elettrici in uscita dai sensori vengono pre amplificati, filtrati e convertiti in un codice digitale, quindi vengono inviati ai calcolatori per l elaborazione delle informazioni. I dati dti elaborati lb vengono immagazzinati i nelle memorie di massa oppure riconvertiti titii in segnali analogici per comandare gli attuatori necessari a stimolare i provini biologici oppure per controllare le condizioni sperimentali.

Campionamento del segnale di misura!

Attenzione all aliasing : la condizione sulla frequenza di campionamento espressa dal teorema di Nyquist è una condizione minima! Per ottenere una forma dell onda campionata non distorta, occorre campionare con frequenza di campionamento f c almeno di un ordine di grandezza superiore a quella massima del segnale: