Физические измерения и классификация погрешностей.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ВВЕДЕНИЕ В ЛАБОРАТОРНЫЙ ФИЗИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ

Цель работы: 1. Познакомится с методами и основными понятиями

экспериментальной физики.

2. Научится определять погрешности при непосредственных и

косвенных измерениях.

3. Научиться оценивать точность измерений.

4. Изучить требования к выполнению и оформлению работы.

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Физические измерения и классификация погрешностей.

Одна из задач физического практикума — научиться правильно измерять физические величины и правильно использовать их числовые значения в своих вычислениях.

Первой задачей физического эксперимента являются измерения. Измерить некоторую физическую величину - значит, узнать сколько раз заключается в ней однородная величина, принятая за единицу измерения.

Существуют два способа измерений физических величин: непосредственные (прямые) и косвенные измерения.

К непосредственным (прямым) измерениям относятся измерения, при которых искомая величина определяется непосредственно по показаниям прибора. Например, такими измерениями являются измерения длины наиболее приемлемыми способами, как линейкой, штангенциркулем, микрометром и другими приборами или силы тока амперметром, миллиамперметром, а также определение других величин.

Прямым способом измерения не всегда возможно определять величины. Чаще измеряют не данную величину, а косвенные - через величины, связанные с измеряемой физической величиной определенной функциональной зависимостью.

Косвенные измерения применяются в случаях, когда измеряемую величину невозможно или трудно измерить непосредственно. Так, как косвенным способом определяются объем, плотность и удельный вес твердого тела.

На практике абсолютно точно измерить физическую величину невозможно, т.к. во всяком измерении допускаются некоторые погрешности или ошибки. Их можно разделить на две группы: систематические и случайные.

Систематические погрешности происходят от несовершенства приборов для измерений, а также недостаточно разработанной теории опыта. Так трудно учесть причины, влияющие на точность искомого результата, как, например, влияние окружающей среды, роль различных примесей. Эти причины называются объективными.

Систематические погрешности всегда дают односторонние отклонения от истинного значения, только увеличивая или только уменьшая.

Систематические погрешности можно избежать, изучив работу приборов, используемых для выполнения работ, достаточно полной разработкой теории опыта, а также введением соответствующих поправок в результат измерений.

Случайные погрешностив отличие от систематических возникают

вследствие субъективных причин, а так же и объективных. Под этими

погрешностями подразумевают ошибочные показания приборов, изменяющие свою величину от опыта к опыту. Они не могут контролироваться экспериментатором, т.к. являются следствием случайных причин.

Причинами, обуславливающими возникновение случайных погрешностей, являются колебания внешней температуры и давления, непостоянство силы тока и напряжения в электрической цепи, сотрясения, несовершенства органов чувств у человека или по другим причинам, которые заранее нельзя учесть.

Случайные погрешности могут изменять результаты измерений в обе стороны, то увеличивая, то уменьшая их. Влияние этих погрешностей на окончательный результат измерения в значительной степени можно уменьшить, применив законы теории вероятности.

Абсолютно точных измерений не существует. Все результаты измерений приближенны. Поэтому для всякого результата измерений совершенно необходимо указать максимальную возможную ошибку.