misurazióne
Indice
Lessico
sf. [sec. XVII; da misurare]. Atto ed effetto del misurare; operazione, o complesso di operazioni, che permette di determinare il valore numerico, cioè la misura, di una determinata grandezza fisica. Talvolta si usa il termine misura nel significato di misurazione: per esempio, strumenti di misura, metodi di misura, ecc., intendendo strumenti di misurazione, metodi di misurazione, ecc.
Metrologia: metodi
Il risultato di una misurazione si esprime indicando la grandezza fisica che si misura (o il suo simbolo) e scrivendo che essa è uguale a un numero che ne esprime la misura, seguito dall'errore di cui si ritiene sia affetta, seguiti subito dopo dall'unità di misura (o dal suo simbolo). Per esempio, in una misurazione di lunghezza, il risultato può essere scritto: l=(3,0±0,5) m, in cui l è il simbolo della grandezza lunghezza, 3,0 è la misura, ±0,5 è l'errore della misura e m è simbolo di metro. In relazione con il tipo di grandezza da misurare e con gli scopi che ci si prefigge, si adottano vari metodi di misurazione: misurazione diretta, o per confronto, o relativa; misurazione indiretta, o assoluta, o derivata; misurazione con strumenti tarati. La misurazione diretta consiste nel confrontare le grandezze da misurare con un campione, o con una sua copia, dell'unità di misura: per esempio, se si determina la lunghezza di un taglio di stoffa con un metro, si effettua una misurazione diretta. La misurazione indiretta si usa quando la grandezza da misurare è funzione di altre grandezze: per esempio, la velocità media è funzione dello spazio e del tempo; dalla misurazione diretta dello spazio e del tempo si ottiene la misurazione indiretta della velocità, legata allo spazio e al tempo dalla relazione v=s/t. Nella pratica ha grande importanza la misurazione con strumenti tarati. La taratura consiste nel far agire sullo strumento grandezze note e segnare i vari assetti che esso assume al variare di esse. Facendo poi agire sullo strumento la grandezza da misurare, se ne determina il valore. Sono strumenti tarati a lettura diretta i termometri, i manometri, i calibri, ecc.; in essi la lettura è diretta in quanto sono tarati nell'unità di misura, o nei suoi multipli o sottomultipli, della grandezza da misurare. Benché assai comoda e di precisione soddisfacente per moltissime applicazioni, la misurazione mediante strumenti tarati non è però applicabile per effettuare misurazioni di grande precisione, per le quali si ricorre, invece, al metodo della sostituzione e al metodo di opposizione, che costituiscono metodi di misurazione diretta. Il metodo di sostituzione consiste nel far agire su uno strumento di misura una grandezza omogenea a quella da misurare e valore rigorosamente noto (cioè il campione, o una copia di esso, dell'unità di misura) e successivamente la grandezza in esame. Dal confronto tra gli effetti provocati dal campione con quelli provocati dalla grandezza in esame si risale al valore di quest'ultima. Tale metodo equivale alla ripetizione della taratura a ogni misurazione. Di precisione ancora superiore, e pertanto largamente usato nella pratica di laboratorio, è il metodo di misurazione per opposizione, o per ricerca di zero. In linea di principio, questo metodo consiste nell'introdurre in un opportuno dispositivo di misurazione, assieme alla grandezza in esame, una grandezza campione, facendo in modo che i loro effetti si elidano a vicenda e l'indice dello strumento di misura vada a zero come se non fosse sottoposto a nessuna azione. Un esempio di tale tipo di misurazione è quello che si ha nella determinazione della massa di un corpo per mezzo di una bilancia a due piatti: su un piatto si dispone la massa da misurare e sull'altro tante masse campione quante ne occorrono per equilibrare la bilancia riportandone l'indice a zero. Un classico strumento per misurazione di grandezze elettriche con il metodo di opposizione è il potenziometro.
Metrologia: strumenti ed errori
Se nella sua esposizione schematica l'operazione della misurazione appare concettualmente assai semplice, nella realizzazione pratica essa presenta difficoltà rilevanti quando lo scopo sia quello di determinare con elevata approssimazione il valore di una grandezza. Poiché la misurazione dipende dagli strumenti e dai metodi impiegati, e quindi può essere perturbata da fenomeni che non è sempre possibile eliminare, si può attribuire un significato oggettivo al risultato di una misurazione solo definendo le caratteristiche dello strumento e, in particolare, la sua sensibilità e la sua precisione. La sensibilità è espressa dal rapporto tra il numero di divisioni di cui si sposta l'indice dello strumento e il valore della grandezza che ha determinato tale spostamento:
, in cui ΔN è il numero di divisioni di cui la variazione Δx della grandezza ha fatto spostare l'indice. La precisione è individuata dall'errore e dalla fedeltà dello strumento di misurazione. L'errore è la differenza tra il valore della grandezza indicato dallo strumento e il valore ritenuto vero; esso dipende dall'accuratezza con cui lo strumento è stato costruito e tarato. In questo senso, si parla di strumenti giusti quando la media di più misure ottenute in successive misurazioni concorda con il valore considerato vero. La fedeltà è la proprietà di uno strumento di dare misure di una stessa grandezza poco diverse tra loro quando l'esperienza viene ripetuta più volte; le misure così ottenute possono anche scostarsi di molto dal valore ritenuto vero.Altre caratteristiche degli strumenti di misurazione sono la portata, cioè l'intervallo in cui può variare la grandezza che si misura, e la prontezza, cioè il minimo tempo che può intercorrere tra due successive misurazioni. Una volta determinata la precisione dello strumento è necessario poi valutare gli errori che derivano dallo stesso processo di misurazione: la loro natura può essere molto svariata, ma sostanzialmente si possono considerare due grandi categorie, quella degli errori sistematici e quella degli errori casuali. Tra gli errori sistematici, che possono essere valutati e che quindi non influiscono sulla precisione della misura, si possono anche includere gli errori dovuti all'influenza dell'ambiente in cui si effettua l'operazione. Per esempio, nel misurare la temperatura di un corpo per mezzo di un termometro, si perturba la grandezza da misurare, in quanto il termometro ha una certa capacità termica e pertanto sottrae calore al corpo in esame diminuendone la temperatura. Conoscendo la capacità termica del termometro è però possibile apportare la necessaria correzione al valore trovato. Un'altra causa che impedisce la realizzazione di misurazioni corrette è, per esempio, l'agitazione termica dell'aria dell'ambiente nel quale si esegue la misurazione: tale influenza è particolarmente sentita negli strumenti di misurazione dove lo spostamento della parte mobile sotto l'azione della grandezza da misurare fa ruotare uno specchietto su cui incide un raggio luminoso che, riflesso su una scala graduata, funge da indice. Per esempio, nelle misurazioni di grande precisione e sensibilità si impiegano specchietti leggerissimi con sospensioni di filo di quarzo; questi dispositivi, proprio per la loro piccolissima inerzia, oscillano sotto l'urto disordinato delle molecole del gas in cui si trovano (anche nel vuoto spinto il numero di molecole presenti è assai grande), rendendo impossibile la esatta determinazione della misura della grandezza in esame. Si può, però, accrescere la precisione della misurazione operando a bassissime temperature, in modo da ridurre al minimo i moti dovuti all'agitazione termica. Per quanto riguarda, invece, gli errori casuali, cioè quegli errori dovuti a un numero molto grande di cause, ciascuna di assai piccola entità, per tenerne conto nel modo più rigoroso possibile è stata elaborata la trattazione statistica degli errori accidentali che permette di determinare la probabilità di commettere errori di una determinata entità (in eccesso o in difetto), nel caso di una serie di misurazioni di una stessa grandezza, e indica la distribuzione degli errori casuali. Tale trattazione costituisce la teoria degli errori ed è parte essenziale di ogni teoria della misurazione. Da quanto detto, potrebbe sembrare che, raffinando estremamente i procedimenti e gli strumenti di misurazione, possa essere possibile, almeno in linea teorica, eliminare del tutto gli errori di cui la misurazione è affetta. Tale ragionamento è però valido, sia pure come limite ideale, solo per le grandezze macroscopiche, per le quali si può supporre che sia trascurabile, e in ogni caso determinabile, la perturbazione che l'atto della misurazione introduce nella grandezza misurata, mentre non può essere esteso alle grandezze su scala atomica per le quali queste supposizioni non sono valide (vedi indeterminazione).
Scienze sociali
Il concetto di misurazione indica l'acquisizione di dati standardizzati attraverso numeri o simboli, derivanti da un'osservazione. In questo senso, la misurazione consente di istituire relazioni fra gli stessi oggetti osservati, producendo classificazioni e modelli di interpretazione di un determinato fenomeno. La nozione di misurazione appare quindi più estesa nelle scienze sociali che non in quelle fisiche o naturali, ma ciò non implica unarinuncia al suo rigore scientifico. Classificare oggetti di osservazione, fenomeni e persino atteggiamenti umani significa, infatti, applicare i principi logici di identità e differenza con lo stesso rigore usato da fisici o biologi. Si tratta, cioè, di comporre classi caratterizzate dal massimo di omogeneità (coerenza) interna e dal massimo di differenza (eterogeneità) rispetto ad altre classi. In termini di applicazione empirica dei principi metodologici delle moderne scienze sociali, parliamo in questo caso di una misurazione che applica scale nominali attraverso le quali è possibile individuare le caratteristiche distintive di una classe (per esempio di atteggiamenti), sebbene alcuni metodologi preferiscano in questo caso parlare di codifica, anziché di misurazione del fenomeno indagato. Se intendiamo, invece, graduare secondo un criterio di intensità il possesso di determinate caratteristiche (come quando nel campo fisico stabiliamo il maggiore peso o il minor calore di un corpo rispetto a un altro), impiegheremo scale ordinali, che permettono di disporre i soggetti indagati lungo un continuum di intensità crescente/decrescente.