Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

I.I. Измерения и их погрешности

МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ

И ПРЕДСТАВЛЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ЭКСПЕРИМЕНТА

I.I. Измерения и их погрешности

В основе точных естественных наук, к числу которых относится и физика, лежат измерения. При измерениях значения физических величин выражают в виде чисел, которые указывают, во сколько раз измеренная величина больше или меньше другой величины, значение которой принято за единицу. Полученные в результате измерений числовые значения различных величин, например, напряжения, силы тока и сопротивления могут зависеть друг от друга. Физика устанавливает связь между такими величинами и выражает ее в виде формул, которые показывают, как числовые значения одних величин могут быть найдены по числовым значениям других. В соответствии с этим измерения делятся на прямые и косвенные.

Прямые измерения производят с помощью приборов, которые измеряют саму исследуемую величину. Так, массу тел можно, измерить с помощью весов, размеры - линейкой, а время - секундомером.

Когда же исследуемая величина не может быть определена непосредственным измерением, а находится на основании известной зависимости междуэтой величиной и величинами, определяемыми в прямых измерениях, то такие измерения являются косвенными.

Качество измерений характеризуется их точностью. При прямых измерениях точность опытов устанавливается из анализа точности метода и приборов, а также из повторяемости результатов измерений. Точность косвенных измерений зависит как от точности используемых для расчета данных прямых измерений, так и от структуры формул, связывающих эти данные с искомой величиной.

Точность измерений характеризуется их погрешностью, Погрешности измерений вызываются разными причинами и их принято подразделять на систематические, случайные и грубые ошибки (промахи).

Систематической называют составляющую погрешности, которая остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одной и той же величины. Систематические погрешности обусловлены неисправностью приборов, их техническими характеристиками, неточностью метода измерений, какого-либо упущения экспериментатора, использования для вычисления неточных данных. В качестве примера систематических погрешностей можно привести измерение силы тока неправильно отградуированным амперметром. При измерениях необходимо сделать все возможное, чтобы исключить систематические погрешности. Обнаружить систематические погрешности, а также устранить их во многих случаях нелегко. Требуется тщательный анализ метода измерений, строгая проверка всех измерительных приборов и безусловное выполнение выработанных практикой правил экспериментальных работ.

Случайной называют составляющую погрешности измерения, которая изменяется случайным образом при повторных измерениях однойи той же величины. Случайные погрешности вызываются как объективными, так и субъективными причинами, которые заранее учесть нельзя, например: изменением напряжения в электрической сети, состоянием чувств экспериментатора и т.п. Такие погрешности имеют неизвестные экспериментатору значения, которые отличаются в отдельных измерениях, выполненных в совершенно одинаковых условиях. Поскольку причины, приводящие к случайным ошибкам, не одинаковы в каждом эксперименте и не могут быть учтены, исключить такие погрешности нельзя, можно лишь оценить их значение. Случайные погрешности определяются по законам теории ошибок, основанной на теории вероятности.

Когда случайная погрешность больше систематической погрешности, определяемой точностью прибора, необходимо многократно повторить одно и то же измерение для уменьшения ее значения. Это позволяет сделать случайную погрешность сравнимой с погрешностью, вносимой прибором. Если же она меньше погрешности прибора, то уменьшать ее не имеет смысла.

Погрешность измерения, существенно превышающая ожидаемую при данных условиях, называют грубой ошибкой (промахом). Промахи вызываются невнимательностью экспериментатора, неправильно сделавшего отсчет или записавшего его. Грубых ошибок следует избегать. Если установлено, что они произошли, соответствующие измерения необходимо отбрасывать.