Medidas estadísticas con sensores de smartphone

Aprendiendo del ruido.

La incertidumbre es inherente a toda medición. En los instrumentos eléctricos, parte de la incertidumbre se debe al ruido (térmico, eléctrico, mecánico) presente en todo dispositivo, así como en cualquier tipo de señal, haciendo que las medidas fluctúen de forma aleatoria. Un principio físico fundamental que impone límites a la precisión de cualquier medida. Esto vale, en particular, para los múltiples sensores presentes en los teléfonos inteligentes: de aceleración, velocidad angular, campo magnético, luminancia, presión, etc.

El inevitable ruido de los sensores, tan molesto en cualquier medida, puede utilizarse, sin embargo, de modo favorable, para ilustrar conceptos básicos de estadística.

En los cursos de introducción al laboratorio de física es habitual realizar alguna práctica que involucra medidas repetidas para luego analizarlas estadísticamente. Como expondremos aquí, esto mismo puede realizarse a partir de una serie de medidas registradas con el acelerómetro de un smartphone.

La inmensa mayoría de los teléfonos inteligentes cuentan con un acelerómetro triaxial incorporado, capaz de medir aceleración en tres direcciones independientes. La dirección z, en particular, es perpendicular a la pantalla. Para conocer los valores de aceleración que mide el sensor, basta con iniciar alguna app como Physics Toolbox, Androsensor o PhyPhox. Si apoyamos el dispositivo sobre una superficie horizontal, podemos apreciar que aunque el teléfono se encuentra perfectamente quieto, los valores de aceleración en z fluctúan permanentemente.