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Strumenti di misura

Misurare significa confrontare la grandezza di una proprietà fisica di un oggetto o di un sistema rispetto a un modello o a uno standard in grado di dirci il suo valore. Le misure nella vita quotidiana includono:Misurare il vento e le condizioni meteo per consentire agli aerei di volare.Misurare la richiesta energetica di una regione, permettendo alla rete elettrica di…

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Misurare significa confrontare la grandezza di una proprietà fisica di un oggetto o di un sistema rispetto a un modello o a uno standard in grado di dirci il suo valore. Le misure nella vita quotidiana includono:

  • Misurare il vento e le condizioni meteo per consentire agli aerei di volare.

  • Misurare la richiesta energetica di una regione, permettendo alla rete elettrica di funzionare senza problemi.

  • Misurare la domanda di prodotti in un supermercato.

  • Misurare il consumo di energia di un'abitazione, in modo che l'energia elettrica sappia quanto far pagare in bolletta.

  • Misurare la temperatura di una persona per verificare se è in buona salute.

Strumenti di misura Metro StudySmarterFig. 1 - Nastro metrato utilizzato per le misurazioni.

Strumenti di misura e grandezze fisiche

Le unità di misura indicano il valore della grandezza fisica che stiamo misurando.

L'attività di misurazione viene effettuata su un oggetto per conoscerne le proprietà (o la quantità fisica) e poi confrontata con una norma accettata per ottenere un valore (l'unità). Vediamo un esempio:

Vogliamo conoscere il peso di un pacco. Il peso è la grandezza fisica che andremo a misurare, e per misurarla, andremo a confrontare il peso con un'unità di misura per conoscere quanto vale. L'unità di misura varia a seconda dei diversi sistemi di misura

Misurare usando diversi sistemi di misura

Esistono diversi sistemi di unità di misura. Il sistema di unità più universalmente accettato è il Sistema Internazionale di Unità di Misura (SI). Altri sistemi di unità di misura sono il Sistema Doganale degli Stati Uniti e il Sistema Imperiale.

Le misure effettuate con sistemi diversi possono fornire valori diversi, poiché misurano le stesse grandezze fisiche con unità diverse. Un esempio è la definizione di temperatura per il sistema imperiale, che utilizza il Fahrenheit.

La temperatura di congelamento dell'acqua è 273,15 Kelvin nel sistema SI e 32°F nel sistema imperiale.

Strumenti di misura: definizione

Vediamo la definizione di cos'è uno strumento di misura:

Uno strumento di misura è un'oggetto con la funzione di comparare una qualche grandezza fisica a una nota in precedenza per rapportarla a eventi, fenomeni o altri oggetti.

In questo senso, possiamo capire che praticamente qualunque cosa può funzionare da strumento di misura, se non siamo interessati alla riproducibilità della misura: una matita, infatti, può essere uno strumento di misura, se vogliamo calcolare la lunghezza di qualcosa "in unità di matita", anche se probabilmente non sarà uno strumento di misura preciso, accurato o replicabile.

Strumenti di misura: esempi

Vediamo qualche esempio di grandezza fisica e relativi strumenti di misura.

  • Lunghezza: metro, calibro, micrometro, altimetro...

  • Tempo: cronometro, clessidra, orologio...

  • Temperatura: termometro

  • Velocità: tachimetro

  • Pressione: barometro

  • Massa: bilancia

Effettuare una misura

In generale, esistono due metodi di misurazione: uno è quello per confronto, mentre l'altro utilizza unità di misura standard.

Misura per confronto

Il principio è semplice: si prende un oggetto e lo si usa come riferimento per misurare una certa quantità.

Un esempio quotidiano è l'utilizzo di un cucchiaio per misurare lo zucchero per il caffè. Tuttavia, si può intuire l'origine dell problema: cucchiai diversi sono di dimensioni diverse oppure si potrebbe anche aggiungere più zucchero a seconda di quanto si riempie il cucchiaio.

Misura usando unità di misura standard

Questo metodo prevede l'utilizzo di uno standard in modo da poter riprodurre la misura ogni volta che se ne ha bisogno.

Supponiamo che servano 10 grammi di zucchero. Avremo bisogno di una bilancia, ora si può misurare esattamente 10 grammi di zucchero ogni volta. Si può aggiungere e togliere zucchero per ottenere la misura corretta e riprodurla ogni volta che si vuole un caffè.

La capacità di riprodurre i valori utilizzando uno strumento come riferimento è il motivo per cui i sistemi di unità di misura sono importanti.

Prendere misure accurate

La precisione è importante quando si effettuano le misurazioni. Per ottenerla, è necessario seguire le seguenti istruzioni:

  1. Impostare il punto zero dello strumento correttamente

  2. Se si usano strumenti con segni o tacche per leggere i risultati, leggere sempre il valore con gli occhi direttamente sopra i valori, non di lato. Se non si presta attenzione alla lettura dei valori, possono presentarsi errori di parallasse.

  3. Se necessario, ripetere le misurazioni. Molti errori derivano da misurazioni che contengono errori minori. È possibile ridurre alcuni errori misurando più volte e calcolando la media dei risultati.

Strumenti di misura Errore di parallasse StudySmarterFig. 2 - Quando si usano strumenti a tacche, bisogna guardare le tacche perpendicolarmente allo strumento, in modo da evitare parallassi

Quando si misura il tempo necessario a un pendolo per compiere un'oscillazione completa, se si utilizza un timer, il tempo misurato dipenderà dal tempo di reazione. In questo caso, è necessario effettuare più misurazioni per poter calcolare un valore più preciso.

Rappresentare graficamente le misurazioni

Per rappresentare graficamente le misure nella vita reale, si può utilizzare un grafico. I grafici sono disegni che utilizzano le variabili "\(x\)" e "\(y\)" per mettere in relazione la variazione di un valore con un altro. In altri termini, un grafico è la relazione grafica di due o più variabili. Di solito, \(x\) viene chiamata variabile indipendente e \(y\) variabile dipendente.

Vediamo un esempio: il seguente grafico rappresenta come il movimento di un pendolo diminuisca nel tempo.

Strumenti di misura Grafico del periodo di un pendolo StudySmarterFig. 3 - Il periodo di un pendolo diminuisce ad ogni ciclo, perciò ogni misura successiva mostrerà un tempo minore

La variabile \(x\) rappresenta la misura. Il primo punto è la prima misurazione, in cui il pendolo impiega 2 secondi per andare e venire. Dopo il primo valore misurato \(x1\), si effettua una seconda misurazione \(x2\), poi \(x3\), \(x4\) e così via.

Il secondo punto è la seconda misura \(x2\). Il pendolo si muove meno fino a fermarsi lentamente. I segni sul grafico mostrano il decadimento dei valori nel tempo.

Misura e strumenti di misura - Punti chiave

  • Le misure confrontano la grandezza o il valore di una grandezza fisica con un modello o un'unità di misura.
  • Le misure sono importanti perché ci permettono di conoscere i valori delle variabili che utilizziamo nella vita quotidiana.
  • Possiamo misurare per confronto o utilizzando un sistema formale di unità di misura. Le misure che utilizzano un sistema di unità di misura con valori standard (come il SI) consentono di riprodurre i valori misurati.
  • Dobbiamo fare attenzione quando misuriamo i valori per non produrre errori dovuti al nostro modo di prendere le misure.

References

  1. Fig. 1: Measuring tape (1 meter - 3 foot), Oude Pekela (2019) 04.jpg (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Measuring_tape_(1_meter_-_3_foot),_Oude_Pekela_(2019)_04.jpg) by Donald Trung Quoc Don (Chữ Hán: 徵國單) (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Donald_Trung) is licensed by CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.en)

Domande frequenti riguardo Strumenti di misura

Si possono misurare tutte le grandezze fisiche estensive di un oggetto, a patto di avere lo strumento di misura corretto per farlo.

Effettuare una misura significa usare uno strumento come riferimento per valutare l'estensione di una grandezza fisica di un oggetto.

Quiz Finale Strumenti di misura

Strumenti di misura Quiz - Teste dein Wissen

Domanda

Qual è la differenza tra errori sistematici ed errori casuali?

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Risposta

Uno è il prodotto della casualità, l'altro è sempre presente nel sistema.

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Domanda

Quali solo le due sorgenti di limiti che si incontrano nelle misure?

Visualizza la risposta

Risposta

Gli strumenti e le variazioni nella quantità misurata.

Visualizza la domanda

Domanda

Cos'è un errore sistematico?

Visualizza la risposta

Risposta

Un errore consistente e ricorrente nella misurazione.

Visualizza la domanda

Domanda

Cos'è un errore casuale?

Visualizza la risposta

Risposta

Un errore che varia ad ogni misuraizone.

Visualizza la domanda

Domanda

Un errore casuale può essere introdotto da uno strumento?

Visualizza la risposta

Risposta

Sì.

Visualizza la domanda

Domanda

Un errore sistematico può essere introdotto da uno strumento?

Visualizza la risposta

Risposta

Sì.

Visualizza la domanda

Domanda

Cos'è la precisione?

Visualizza la risposta

Risposta

La capacità di riprodurre sempre una stessa misura.

Visualizza la domanda

Domanda

Cos'è l'accuratezza?

Visualizza la risposta

Risposta

La capacità di produrre una misura vicina al valore vero.

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Domanda

Un sensore ha un improvviso malfunzionamento e produce una misurazione errata.
Di che tipo di errore si tratta?

Visualizza la risposta

Risposta

Di un errore casuale.

Visualizza la domanda

Domanda

Qual è la differenza tra accuratezza e precisione?

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Risposta

L'accuratezza è la proprietà di misurare un valore vicino a quello reale, mentre la precisione è la proprietà di ripetere costantemente lo stesso valore.

Visualizza la domanda

Domanda

Quando una misura è precisa e accurata?

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Risposta

Una misura è precisa e accurata quando misura sempre un risultato molto vicino a quello reale.

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Domanda

Misuri la massa di un elettrone e il tuo risultato è 9,2 x 10-31kg. Il valore accettato è 9,101 x 10-31kg.
Calcola l'errore percentuale.

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Risposta

8,2%

Visualizza la domanda

Domanda

Cosa sono gli errori

Visualizza la risposta

Risposta

Effetti che causano deviazione nelle misurazioni.

Visualizza la domanda

Domanda

Cos'è l'errore assoluto?

Visualizza la risposta

Risposta

La differenza tra il valore atteso e quello misurato.

Visualizza la domanda

Domanda

Come si riportano le incertezze nei grafici?

Visualizza la risposta

Risposta

Con barre, chiamate barre d'errore.

Visualizza la domanda

Domanda

Come si arrotonda 9,345 se tutti i numeri sono importanti?

Visualizza la risposta

Risposta

9,35.

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Domanda

Calcola l'incertezza dovuta alla moltiplicazione di 45,3 per 4,5 ± 0.34 e arrotondalo a una cifra decimale.

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Risposta

203,8

Visualizza la domanda

Domanda

Arrotonda 3,14156 a soli numeri interi.

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Risposta

3.

Visualizza la domanda

Domanda

Arrotonda a 3,14156 a due cifre decimali

Visualizza la risposta

Risposta

3,14

Visualizza la domanda

Domanda

Arrotonda a 3,14156 a quattro cifre decimali.

Visualizza la risposta

Risposta

3,1416

Visualizza la domanda

Domanda

Se hai delle misure di una massa che sappiamo essere 1,5kg che sono 1,52kg, 1,53kg e 1,51kg qual è l'incertezza nelle misure?

Visualizza la risposta

Risposta

± 0,03 kg

Visualizza la domanda

Domanda

Cosa significa misurare?

Visualizza la risposta

Risposta

Misurare significa confrontare la grandezza di una proprietà fisica di un oggetto o di un sistema rispetto a un modello o a uno standard in grado di dirci il suo valore.

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Domanda

Cosa indicano le unità di misura?

Visualizza la risposta

Risposta

Il valore della grandezza fisica che stiamo misurando.

Visualizza la domanda

Domanda

Qual è il sistema di misura più diffuso e accettato al mondo?

Visualizza la risposta

Risposta

Il sistema internazionale.

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Domanda

Cos'è uno strumento di misura?

Visualizza la risposta

Risposta

Uno strumento di misura è un'oggetto con la funzione di comparare una qualche grandezza fisica a una nota in precedenza per rapportarla a eventi, fenomeni o altri oggetti.


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Domanda

Indicare un esempio di strumento di misura per la velocità.

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Risposta

Il tachimetro.

Visualizza la domanda

Domanda

Quali sono i due metodi di misurazione?

Visualizza la risposta

Risposta

Misura per confronto o usando unità di misura standard.

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Domanda

Per prendere misure accurate con uno strumento a tacche bisogna...

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Risposta

Guardare le tacche stando direttamente perpendicolari allo strumento

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Domanda

Cosa si può utilizzare per rappresentare le misure?

Visualizza la risposta

Risposta

Un grafico.

Visualizza la domanda

Domanda

Cosa si può misurare?

Visualizza la risposta

Risposta

Ogni grandezza fisica estensiva di un oggetto, a patto di avere lo strumento di misura corretto per farlo.

Visualizza la domanda

Domanda

Vero o Falso: le misure confrontano la grandezza o il valore di una grandezza fisica con un modello o un'unità di misura.

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Risposta

Vero

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