Как определять погрешности измерений

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Физика как наука о наиболее общих законах природы, вносит существенный вклад в систему знаний об окружающем мире. Она раскрывает роль науки в экономическом и культурном развитии общества, способствует формированию современного научного мировоззрения, знакомит с методами научного познания окружающего мира.

Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Физика» предназначены для обучающихся по специальностям 130503 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, 150411 Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям).

В содержание методических рекомендаций всходит: пояснительная записка, введение, лабораторные работы с №1-13 и список используемой литературы.

Лабораторные работы по дисциплине «Физика» способствуют:

- лучшему усвоению изучаемого теоретического материала;

- формирование навыков самостоятельной работы с литературой;

- овладение и развитие основных навыков структурного и сравнительного анализа;

- формирование и воспитание нравственно-гражданских ценностных ориентиров;

- формирование понимания студентами изученного материала;

- закрепление знаний умений и навыков по изучаемой дисциплине.

При выполнении лабораторных работ студент должен:

знать:

- основы теории курса физики, обозначения и единицы физических величин в СИ;

- физический смысл универсальных физических постоянных;

- применение физических явлений в природе и технике;

- способы измерения физических величин;

- устройство и принцип работы физических устройств;

- правила техники безопасности при работе в физической лаборатории;

уметь:

- использовать законы физики при объяснении различных явлений в решении практических задач;

- обращаться с физическими приборами и использовать их при проведении лабораторных работ;

- оценивать погрешности измерений;

- пользоваться необходимой справочной литературой.

 

В содержание методических рекомендаций всходит: пояснительная записка, введение, лабораторные работы с №1-13 и список используемой литературы.

На выполнение лабораторных работ, согласно рабочей учебной программы, отводится 26 часов.

 

ВВЕДЕНИЕ

Все, что сказано в этом введении, запоминать не нужно, это справочный материал, к которому необходимо обращаться при выполнении лабораторных работ.

Как определять погрешности измерений.

Выполнение лабораторных работ связано с измерением различных физических величин и последующей обработкой их результатов.

Измерение — нахождение значения физической величины опытным путем с помощью средств измерений.

Прямое измерение — определение значения физической величины непосредственно средствами измерения.

Косвенное измерение — определение значения физической величины по формуле, связывающей ее с другими физическими величинами, определяемыми прямыми измерениями.

Введем следующие обозначения:

A, B, C,... — физические величины.

A _пр — приближенное значение физической величины, т.е. значение, полученное путем прямых или косвенных измерений.

Δ A — абсолютная погрешность измерения физической величины.

ε — относительная погрешность измерения физической величины, равная:

Δ_и A — абсолютная инструментальная погрешность, определяемая конструкцией прибора (погрешность средств измерения; указывается в каждой работе при описании прибора в разделе Оборудование и средства измерения)

Δ_о A — абсолютная погрешность отсчета (получающаяся от недостаточно точного отсчета показаний средств измерения), она равна в большинстве случаев половине цены деления; при измерении времени - цене деления секундомера или часов.

Максимальная абсолютная погрешность прямых измерений складывается из абсолютной инструментальной погрешности и абсолютной погрешности отсчета при отсутствии других погрешностей: Δ A =Δ_и A + Δ_о A.

Абсолютную погрешность измерения обычно округляют до одной значащей цифры (Δ A ≈0,17=0,2); численное значение результата измерений округляют так, чтобы его последняя цифра оказалась в том же разряде, что и цифра погрешности (А =10,332≈10,3).

Результаты повторных измерений физической величины А, проведенных при одних и тех же контролируемых условиях и при использовании достаточно чувствительных и точных (с малыми погрешностями) средств измерения, отличаются друг от друга.

В этом случае A _пр находят как среднее арифметическое значение всех измерений, а Δ A (ее в этом случае называют случайной погрешностью) определяют методами математической статистики.

При выполнении лабораторных работ необходимо определять максимальные погрешности измерения физических величин. При этом для получения результата достаточно одного измерения.

Относительная погрешность косвенных измерений определяется, как показано в таблице

Абсолютная погрешность косвенных измерений определяется по формуле Δ A = A _прε (ε выражается десятичной дробью).

Таб. 1