- •Введение Предмет физики, и ее связь с другими науками, техникой.
- •Величины, измерения, погрешности и округление величин.
- •Обработка результатов косвенных измерений.
- •Допуск к лабораторной работе
- •Оформление конспекта для допуска к лабораторной работе
- •Оформление лабораторной работы к зачету
- •Г р а ф и к (требования):
- •Вывод по графику (шаблон):
- •Вывод по ответу (шаблон):
- •Механика Второй закон Ньютона.
- •Силы в природе Закон всемирного тяготения. Движение тел под действием силы тяжести
- •Вес и невесомость
- •Сила трения
- •Законы сохранения в механике Закон сохранения импульса. Реактивное движение
- •Механическая работа и мощность
- •Кинетическая и потенциальная энергии
- •Закон сохранения механической энергии
- •Механические колебания
- •Механические колебания Гармонические колебания
- •Свободные колебания. Пружинный маятник
- •Свободные колебания. Математический маятник
- •Превращения энергии при свободных механических колебаниях
- •Вынужденные колебания. Резонанс. Автоколебания
- •Вопросы и задания для самоконтроля
- •Распределение максвелла
- •Молекулярно-кинетическая теория
- •Основное уравнение мкт газов. Температура
- •Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы
- •Испарение, конденсация, кипение. Насыщенные и ненасыщенные пары
- •Табличные значения
- •Вопросы и задания для самоконтроля
- •Цикл карно
- •Термодинамика Внутренняя энергия. Количество теплоты. Работа в термодинамике
- •Первый закон термодинамики
- •Теплоемкость идеального газа
- •Тепловые двигатели. Термодинамические циклы. Цикл Карно
- •Необратимость тепловых процессов. Второй закон термодинамики. Понятие энтропии
- •Постоянный электрический ток
- •Последовательное и параллельное соединение проводников
- •Правила Кирхгофа для разветвленных цепей
- •Работа и мощность тока
- •Некоторые полезные сведения
Величины, измерения, погрешности и округление величин.
Теперь о точности в физике. Измерение – это экспериментальное сравнение данной величины с другой величиной, однородной по размерности и принятой за единицу меры.
При прямых измерениях – измеряемая величина непосредственно сравнивается с единицей измерения с помощью приборов и устройств. К прямым относятся, например, измерение линейных размеров с помощью линейки, интервалов времени с помощью секундомера, силы тока с помощью амперметра.
При косвенных измерениях измеряются другие величины закономерно связанные с измеряемой величиной. Сама величина определяется с помощью соответствующей функциональной зависимости. Например, для определения плотности вещества измеряются линейные размеры, масса тела и по функциональной зависимости ρ=m/V находится искомая величина.
Измеряя физическую величину тем или иным способом, мы естественно допускаем определенную ошибку, погрешность.
Виды ошибок
Систематическая ошибка.
Грубая ошибка или промах.
Случайная ошибка.
Систематические ошибки не изменяются в ходе измерений или изменяются по определенному закону, обусловлены неточностью изготовления измерительного прибора (линейка короче на 5 мм, весы не установлены в нулевое положение). Систематические ошибки можно исключить, проведя поверку измерительных приборов и внеся соответствующие поправки в результаты измерений.
Грубые ошибки обусловлены сильным внешним воздействием на измерительный прибор (скачек напряженности электромагнитного поля в зоне нахождения амперметра) и не внимательностью экспериментатора (снял показания измерительного прибора по другой шкале). При многократных прямых измерениях грубые промахи исключаются из результатов измерений.
Случайные ошибки изменяются в ходе измерений и по величине и по знаку случайным образом. Случайные ошибки обусловлены флуктуациями (случайными колебаниями) внешних воздействий на объект и измерительные приборы (температуры, давления, напряженности полей и т. д.). Случайные ошибки исключить не возможно, но можно уменьшить путем экранирования, термостатирования зоны измерений и учесть их при обработке результатов измерений методами теории вероятности.
Обработка результатов прямых многократных измерений
Пусть измеряется величина «а» (время, масса и т.д.).
Обозначим результат i-го измерения через (i=1,2,3…). Теория вероятности доказывает, что ближе всего к истинному значению лежит среднее арифметическое значение результатов измерений:
Абсолютная погрешность i-го измерения равна:
Показателем точности проведенных измерений считается среднеквадратичная погрешность результата n измерений:
В прямых многократных измерениях результирующая погрешность определяется как погрешностями самой измеряемой величины, так и погрешностью измерительного прибора (инструментальной погрешностью). За инструментальную погрешность обычно принимается точность прибора. Если точность прибора не указана, то за принимается половина цены деления минимальной шкалы измерительного прибора.
В проводимых лабораторных работах с надежностью около 70% за доверительный интервал (абсолютную погрешность результатов измерений) принимается величина:
В этом случае результат измерений представляется в виде:
Значения берется с одной значащей цифрой, а величина округляется до соответствующего разряда в .
Относительная погрешность измерений равна: