2. Оценка точности прямых измерений

Для наиболее точного определения искомой физической величины измерение ее значения производят несколько раз. При многократном измерении возможно получение результата как большего, так и меньшего, чем истинное значение измеряемой величины.

Пусть величину Х измеряли n раз и получали множество значений:

. (3)

i – номер измерения.

Хорошим приближением к истинному значению измеряемой величины является его среднеарифметическое значение ‹X›:

. (4)

Абсолютная случайная погрешность n‑измерений имеет размерность измеряемой величины и определяется по формуле:

(5)

Для оценки суммарной абсолютной погрешности измерений ∆X необходимо знать случайную составляющую погрешности исистематическую составляющую погрешности .

Тогда:

(6)

и результат измерений записывается в виде:

(7)

Абсолютная погрешность ∆X не дает полной информации о точности измерений. Поэтому результат оценивается еще и относительной погрешностью δX, показывающей, какая часть абсолютной погрешности приходится на каждую единицу измеряемой величины.

Относительная погрешность равна отношению абсолютной погрешности к среднеарифметическому значению измеряемой величины.

(8)

Результат измерений физической величины считается хорошим, если относительная погрешность не превышает 5% .

2. Оценка точности косвенных измерений

В случае косвенных измерений величина ‹X› определяется по результатам измерений других величин.

Пусть Х является некоторой функцией у и z, то есть:

Х = f (у; z). (9)

Тогда наилучшее значение при оценке ‹X› равно:

(10)

где ‹у› и ‹z› ‑ находятся по формуле (4).

Абсолютная суммарная погрешность ∆X косвенных измерений находится через погрешности прямых измерений по правилу дифференцирования.

. (11)

Относительная погрешность δX косвенных измерений рассчитывается по формуле (8).

Для определения абсолютных и относительных погрешностей искомой величины при косвенных измерениях можно воспользоваться формулами дифференцирования (табл.1).

Таблица 1
Функция	Абсолютная погрешность	Относительная погрешность
A = x +y
A = x - y
A = xyz
A = x^n + y^m

1.4. Правила предоставления результатов физического эксперимента

Точность экспериментально полученных физических величин ограничена точностью измерений. Например, при измерении длины тела с помощью обычной линейкой нельзя получить результат с точностью большой, чем ± 0,5 мм. В то же время, вычисляя значения ‹X› по формуле (4) и ∆Х по формуле (5) и (6), можно точно получить числа с несколькими десятичными знаками, соответствующие микронам и даже их долям. Очевидно, что эти десятичные знаки не отражают реальной точности измерений и, следовательно, при представлении результатов в виде Х=‹X›±∆Х численные значения величин ‹X› и ∆Х должны быть предварительно обработаны.

1. Погрешность ∆Х округляется и записывается только с одной значащей цифрой. Например, результат вычислений 0,0263 записывается в виде ∆Х = 0,03, а 321 – в виде ∆Х = 300.

2. Среднеарифметическое значение ‹X› округляется так, что значащие цифры остаются только в тех разрядах, которые не младше значащей цифры погрешности ∆Х. Например, результат вычислений 7714161, 8434 при ∆Х=0,03 округляется до ‹X›= 7714161,84, а при ∆Х=300 – до ‹X›=7714200.

Окончательное экспериментально измеренная физическая величина представляется в виде Х=7714161,84 ± 0,03 при ∆Х=0,03 и в виде Х=7714200 ± 300 при ∆Х=300.