La misura
Le cifre significative
Le cifre significative nelle operazioni
Nel paragrafo 4 abbiamo visto che l’incertezza su una grandezza derivata dipende dalle incertezze che si hanno sul valore dei dati sperimentali di partenza. Per esempio, consideriamo una cartolina i cui lati misurano l = (17,2 ± 0,1) cm e h = (11,3 ± 0,1) cm. Le lunghezze dei lati sono scritte con tre cifre significative.
Quanto vale l’area A = lh della cartolina? Inizialmente calcoliamo il valore più plausibile di A come
\(\bar A = \bar l \cdot \bar h\) = (17,2 cm) (11,3 cm) = 194,36 cm2.
Usando la formula nella tabella precedente, possiamo calcolare anche l’incertezza su A:
Visto che ∆A è circa uguale a 3 cm2, non ha alcun senso scrivere il risultato di A come 194,36 cm2, cioè con cinque cifre significative. Invece, il valore di A deve essere scritto come
cioè con tre cifre significative.
Dall’analisi di ulteriori casi come questo si sono ricavate alcune regole che permettono di scrivere i risultati delle operazioni con il numero corretto di cifre significative.
- Moltiplicazione e divisione di una misura per un numero. Il risultato deve avere le stesse cifre significative della misura:
20 m : 5 = 4,0 m, 5,87 s × 4 = 23,48 s = 23,5 s. - Moltiplicazione e divisione di misure. Il risultato deve avere lo stesso numero di cifre significative della misura meno precisa:
5,870 m × 2,5 m = 14,675 m2 = 15 m 2,
48,2 km : 3,7524 h = 12,8451125 km/h = 12,8 km/h - Addizione e sottrazione di misure.Bisogna prima arrotondare le misure, in modo che abbiano come ultima cifra (prima cifra incerta) quella della misura con l’incertezza più grande.
31,9 m + 23 m 4,7354 m = 32 m + 23 m + 5 m = 60 m.
La misura con l’incertezza più grande è 23, perché ha come cifra incerta quella delle unità, mentre le altre due hanno incertezze sulle cifre decimali. La sua ultima cifra (cioè la sua prima cifra incerta) è 3. Tutte le altre misure vanno quindi arrotondate all’unità e poi sommate
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I numeri 60 e 70 hanno due cifre significative. Sommandoli si ottiene il numero 130, che ne ha tre. Quindi, a differenza di ciò che accade nel prodotto o nel quoziente, nella somma il numero di cifre significative può, in certi casi, aumentare.