Погрешности измерений физических величин

Что изучает физика? Наблюдения и опыты

 

Итак, физика. Новый и немного загадочный предмет для юного, любопытного мозга, впервые начинающего изучать ее в седьмом классе.

Наверняка, все школьники слышали об ученых-физиках, о лабораториях, опытах, законах и открытиях, и все это вполне могло создать впечатление, что физика – это нечто сложное, страшное и непостижимое. Однако, по ходу изучения этой занимательной науки, станет все понятнее, что физика – это интересно и совсем не сложно, часто весело и увлекательно, разнообразно и полезно, и уж точно, не скучно. Итак, что же изучает физика? Что будут изучать на уроках физики в 7 классе? И, наконец, зачем вообще изучать физику? Может, это удел сумасшедших ученых с безумным взглядом и лохматой шевелюрой?

Какие явления изучает физика?

Да, если бы не ученые-физики с их маниакальным стремлением познать мир вокруг, не было бы у нас ни телевизоров, ни телефонов, ни автомобилей, ни элементарных лампочек, без которых уже почти невозможно представить повседневную жизнь. Но, и обычному человеку знание физики помогает в самых простых и повседневных делах. Отчего вода в кастрюле закипает быстрее под крышкой, почему мороженное не тает в жару, если его тепло укутать, как «потеют» занесенные в комнату коньки и многие другие, совершенно бытовые вопросы легко решит тот, кто знаком с физикой.

Физика - это наука?

Физика – это наука о природе. О происходящих вокруг нас изменениях или, как их называют в физике, явлениях. Падает снег, греет огонь, топают каблучки, светит лампочка – все это механические, тепловые, звуковые, световые и электрические явления, изучаемые физикой. Возникает вопрос – как одна наука может справляться и изучать такое большое количество явлений, что их и сосчитать-то проблема, не то, что изучать. А вот для этого у физики есть замечательная особенность. Заключается эта особенность в том, что в результате наблюдений и опытов над рядом простых явлений выводятся общие законы. А знание этих законов и позволяет человеку управлять природой и создавать новые уникальные механизмы и приспособления, чтобы облегчить нашу жизнь и сделать ее приятнее.

Наблюдения и опыты в физике

Мы упомянули наблюдения и опыты в физике. Чем же отличаются наблюдения от опытов? Наблюдая, мы можем узнать или предположить нечто новое, но для того, чтобы качественно изучить какое-то явление, нам нужно наблюдать его несколько раз и в разных условиях. Или наоборот, нам необходимо повторить несколько раз одни и те же условия. Для этого ставят опыт, который и отличается от наблюдения тем, что проводится по запланированному плану, с определенной целью и в это время обычно проводят специальные измерения. Например, наблюдая, как падает на землю брошенный мяч, мы можем предположить, что его что-то тянет вниз, но нужно много раз бросить шарики разного веса и размера с разной высоты, чтобы установить закон падения тел, как в свое время это сделал Галилей, бросая шарики со знаменитой наклонной башни. А применив полученные им знания, другие люди смогли достичь значительного прогресса в промышленности и производстве на благо всех людей.

 

                                    2

Физические величины и их измерение.

 

В физике для того, чтобы что-то узнать или предположить, часто достаточно наблюдений. То есть, случайно замеченная закономерность, особенность может стать основой для гипотезы. Но для того, чтобы эту гипотезу подтвердить или опровергнуть, требуется нечто большее – провести эксперимент, ну или поставить опыт, как это называется в физике.

Измерение физических величин

При проведении опыта всегда проводят определенные измерения. Например, при падении тела измеряется его масса, объем, скорость и время падения, и так далее. И вот то, что измеряют - это и есть физическая величина. Таблица физических величин, изучаемых в 7 классе, довольна обширна, однако не представляет большой сложности для изучения, так как составлена из основных и понятных для любого человека важнейших понятий. Уроки по физическим величинам раскрывают глаза на то, насколько плотно многие из них проникли в наш быт, на то, как привыкли мы и не замечаем, что используем инструменты и понятия физики ежедневно, повсеместно. Например, градусник, линейка, мерный стакан, секундомер и прочие приборы, настолько вошли в нашу жизнь, что кажутся обычными предметами. Правда, ведь смешно говорить про обычную линейку, что это физический прибор? Однако, это действительно прибор для измерения длины с определенной точностью и погрешностью измерений.

Погрешности измерений физических величин

И так привычные нашему уху слова: сантиметр, градус, килограмм – это не что иное, как единицы измерения физических величин. И так же как и в быту, в физике приборы имеют различную точность измерений. Правда же, нам не важно исключительно точно знать, что на улице 15,3 градуса тепла. Даже если там +14 или +16 градусов – это не играет большой роли для нас. Мы и так уже знаем, как одеваться в такую погоду. А вот при измерении температуры тела, нам важны десятые доли градуса: 36,6 – это еще нормально, а вот 37,2 – уже болезнь и нужно принимать меры. Соответственно, в физике точность измерений зависит от поставленной цели.

Ошибки измерений физических величин в несколько сантиметров или десятков граммов при оценке, например, размеров и веса астероида совершенно не существенны. А вот погрешность в те же несколько сантиметров при постройке, например, космического челнока, который полетит к этому астероиду, могут стоить нескольких жизней, не говоря уже о напрасных тратах времени и денег. А погрешность в несколько десятков грамм молотого перца при приготовлении, например, плова сделают прекрасное блюдо совершенно несъедобным. Поэтому можно смело утверждать, что уроки по физическим величинам в 7 классе будут не только полезны, но и интересны как будущему астрофизику, так и будущей домохозяйке. А понятие об измерениях физических величин, точностях и погрешностях этих измерений придадут уверенность в себе любому мало-мальски образованному человеку, как в жизни, так и в любой профессии.

3