2020-10-10
180
Некоторые элементы физических измерений
Характеристика процессов или свойств тел, которые могут быть определены количественно с помощью тех или иных измерений, называются физическими величинами.
Измерением называется процесс сравнения измеряемой величины с её значением, принятым за единицу.
Непосредственные измерения – это такие измерения, при которых мы получаем численное значение измеряемой величины либо прямым сравнением с её мерой (длины, массы, времени, температуры), либо с помощью приборов, градуированных в единицах измеряемой величины. Как видно, лишь небольшое число физических величин может быть измерено непосредственно.
Косвенные измерения (с помощью которых измеряется подавляющее большинство физических величин) состоят из непосредственных измерений одной или нескольких величин, связанных с определяемой количественной зависимостью, и вычисления по этим данным определяемой величины.
Выбор единиц измерения. Наиболее употребительной в физике является международная система единиц (СИ). Допускается так же употребление систем единиц СГС, СГСЭ и СГСМ, причем окончательные результаты измерений и вычислений должны выражаться в СИ.
|
|
|
Основные единицы СИ
| № пп | Единица измерения | Название единицы измерения | Обозначение единицы измерения |
| 1 | длины | метр | м |
| 2 | массы | килограмм | кг |
| 3 | времени | секунда | с |
| 4 | т/д температуры | градус Кельвина | оК |
| 5 | силы электрического тока | Ампер | А |
| 6 | силы света | свеча | св |
Дополнительные единицы СИ
| № пп | Единица измерения | Название единицы измерения | Обозначение единицы |
| 1 | Плоского угла | радиан | рад |
| 2 | Телесного угла | стерадиан | стерад |
Погрешности
Вследствие ограниченной точности измерительных приборов, неполноты наших знаний, трудности устранения второстепенных явлений в результатах измерений неизбежно возникают погрешности. Причины погрешностей самые различные, но разумно разделить их, а вместе с тем и погрешности на три обособленных класса: cистематические и случайные погрешности, промахи.
Результаты любой экспериментальной работы содержат те или иные погрешности, поэтому полученные на опыте числовые результаты почти никогда не дают точного значения.
Cистематические погрешности – погрешности, связанные с ограниченной точностью изготовления прибора (погрешность прибора), неправильности выбора метода измерений, неправильной установкой прибора и пренебрежением действиями некоторых внешних факторов, как например, температура, давление.
Систематические погрешности вызываются вполне определенными причинами, величина их либо при всех повторных измерениях остается постоянной (например, округление при измерении длины или смещение нуля шкалы прибора и т.д.), либо меняется по определенному закону (неравномерность шкалы, неравномерность сечения капилляра термометра и т.д.). Самый опасный тип систематической погрешности – это погрешность, о существовании которой мы и не подозреваем, хотя она и значительна. Например, наличие пустоты внутри цилиндра при определении его плотности. К этому роду погрешностей относятся так же и погрешности, обусловленные свойствами измеряемого объекта. Например, при измерении поверхности цилиндра, который мы считаем круговым, а на самом деле он имеет овальное сечение, измеряя диаметр один раз и вычисляя площадь, мы получим систематическую ошибку, определяемую степенью эллиптичности и выбранным для измерения диаметров.
|
|
|
Случайные погрешности вызываются большим числом случайных причин, действие которых на каждое измерение различно и не может быть заранее учтено. Например, ошибка параллакса, ошибки, связанные с сотрясением фундамента здания, приборные погрешности, связанные с трением, люфтом и т.п. Величина случайных погрешностей различна даже для измерений, выполненных одинаковым образом.
Промахи. Причиной промахов является недостаточная внимательность экспериментатора. Например, при измерении угла он записал 45032′20″ вместо 35032′20″, но при повторных наблюдениях он иногда будет обращать внимание только на минуты и секунды, продолжая записывать 450 вместо 350.
Чтобы устранить промахи, нужно либо сместить шкалу прибора, либо повторить измерения спустя некоторое время, когда наблюдатель уже забыл, полученный им результат, либо повторить измерения другим наблюдателем, который не знает результатов, полученных первым. Промахи можно обнаружить, если во время обработки данных выясняется, что один результат резко отличается от других. При этом пользуются следующим правилом: одно наблюдение из пяти (или большего числа) можно отбросить, если его отклонение от среднего не менее чем в 2,5 раза превосходит среднюю абсолютную погрешность по разбросу.
