- •Оценка погрешностей измерений при выполнении лабораторных работ по физике
- •Абсолютная погрешность измерения
- •Относительная погрешность измерения
- •Погрешности прямых измерений
- •Погрешности косвенных измерений
- •Использование таблиц, построение графиков, сравнение результатов экспериментов с учетом погрешностей. Запись окончательных результатов
- •Погрешность взвешивания
- •Инструментальные погрешности электроизмерительных приборов
- •Систематические погрешности.
- •Случайные погрешности
Использование таблиц, построение графиков, сравнение результатов экспериментов с учетом погрешностей. Запись окончательных результатов
При использовании таблиц следует помнить о том, что погрешности приведенных в них значений имеют границу, равную ±0,5 в следующем разряде за последней значащей цифрой. Например, если в таблице указано, что плотность равна 2,7 103 кг/м3, то на самом деле ее значение - (2,7 ± 0,5) 103 кг/м3.
Рисунок
2
При построении графиков следует иметь в виду, что по результатам опытов мы получаем не точку, а прямоугольник со сторонами 2Δх и 2Δy (рис. 3). Поэтому при построении графиков необходимо проводить плавную линию так, чтобы по разные стороны от кривой оказалось примерно одинаковое число точек.
Рисунок
3
Погрешность измерения следует также учитывать, если вы хотите убедиться в достоверности измерения физической величины, действительное значение которой известно. В этом случае надо убедиться в принадлежности известного значения физической величины интервалу (см. рис.4.).
Рисунок
4
(рис.5),.
После того, как будет вычислена граница абсолютной погрешности, ее значение обычно округляется до одной значащей цифры. Затем результат измерения записывается с числом десятичных знаков, не большим, чем их имеется в абсолютной погрешности. Например, запись V = 0,56032 ± 0,028 м/с плоха. Из такой записи следует, что мы как то сумели рассчитать численное значение скорости в тысячу раз точнее, чем позволяли нам приборы. (Действительно, ответ дан с точностью до 5-го знака после запятой, а погрешность имеется уже во втором знаке после запятой, что полностью дискредитирует как сам результат, так и человека его записавшего).
В приведенном примере следует округлить значение абсолютной погрешности до одной значащей цифры: ΔV = 0,03 м/с , а в приближенном значении скорости оставить два знака после запятой (столько же, сколько и в абсолютной погрешности): V = 0,56 м/с. Правильная запись ответа должна выглядеть так: V = 0,56 ± 0,03 м/с.
Погрешность взвешивания
Погрешности при взвешивании возникают не только из-за погрешностей гирь, но еще и потому, что точность показания весов зависит от нагрузки на них.
График зависимости погрешности весов (ВТ2-200) от нагрузки приведен на рисунке 2,.
А погрешности гирь из набора Г4-210 для лабораторных работ приведены в таблице 2.
Номинальное
значение массы
гири.
Границы погрешности
10мг;
20мг; 50мг; 100мг
1
мг
200
мг
2
мг
500
мг
3
мг
1
г
4
мг
2
г
6
мг
5
г
8
мг
10
г
12
мг
20
г
20
мг
50
г
30
мг
100
г
40
мг
Таблица 3
Рисунок 5
Таким образом, при использовании весов приходиться учитывать:
1) погрешность весов ;
2) погрешность гирь и разновесов ;
3) погрешность подбора гирь .
Погрешность подбора гирь аналогична погрешности отсчета и равна половине массы наименьшей гири, лежащей на весах (либо выводящей ее из равновесия). Поэтому при прямом измерении массы на весах: = + + .
Пусть, например, взвешиваемое тело уравновешено на весах при помощи гирь, номинальные значения которых (указанные на гирях) равны 50 г, 20 г, 100 мг и выводятся из равновесия разновесом в 10 мг. Определим абсолютную погрешность взвешивания. По графику зависимости погрешности весов от нагрузки найдем погрешность весов . Она равна примерно 25 мг (для груза массой ~70 г). Погрешность гирь найдем по таблице 2.
=30+20+1=51 мг. Погрешность подбора будет равна =10 мг/2=5 мг.
Поэтому граница погрешности при взвешивании будет равна: =25+51+5=81 мг. Следовательно, m = 70,10 0,081 г.