Погрешности измерений физических величин

МЕХАНИКА

И ТЕРМОДИНАМИКА

Методические указания

к вводному занятию и к лабораторным работам № 0 – 6

по физике для студентов I курса всех специальностей

Новосибирск

Составители: А.В. Баранов (вводное занятие)

А.М. Погорельский, В.В. Христофоров (лаб. работа №1)

В.Б. Уткин (лаб. работа № 2)

Б.Л. Паклин (лаб. работа № 3)

А.М. Погорельский, В.В. Христофоров (лаб. работа № 4)

В.В. Христофоров (лаб. работа № 5 новая редакция)

Д.Д. Березиков (лаб. работа № 6)

Рецензент: Б.И. Юдин, канд. Физ.-мат. Наук, доц.

Работа подготовлена кафедрой общей физики

Ó Новосибирский государственный

технический университет, 2002 г.

Введение

В лабораторном практикуме Вы постоянно будете иметь дело с измерениями физических величин. Необходимо уметь правильно обрабатывать и представлять результаты этих изме-рений. Цель данного раздела – сообщить основные сведения, касающиеся особенностей физических измерений, обработки и представления результатов. Для более полной и детальной информации следует обращаться к специальной литературе, например [1-5].

Погрешности измерений физических величин

Под измерением понимается операция, в результате которой определяется, во сколько раз интересующая величина больше или меньше величины той же природы, принятой за единицу. Таким образом измерение является актом сравнения: расстояние сравнивается с единицей расстояния, время – с единицей времени, ток – с единицей тока и т.д. Единицы измерения при этом должны быть предварительно определены. В лабораторном практикуме необходимо придерживаться международной системы единиц СИ.

Часто одну и ту же величину можно измерить разными способами. Например, высоту здания можно измерить:

1) с помощью рулетки,

2) с помощью секундомера, определив время свободного падения небольшого по размерам металлического шарика,

3) с помощью рулетки, угломера и лазера, определив расстояние от здания до лазера и угол, под которым лазерный луч направлен на вершину здания, и т. д.

Анализируя подобные ситуации, можно прийти к следующему выводу: измерения бывают прямые и косвенные. В случае прямого измерения значение искомой величины непосредственно определяется с помощью прибора, шкала которого проградуирована в единицах измерения этой величины. В случае косвенного измерения значение величины вычисляется по формуле, которая связывает искомую величину с другими, измеренными прямо или косвенно.

Очевидно, в нашем примере первое измерение высоты является прямым, а второе и третье – косвенными.

Измерение можно производить как однократно, так и многократно, пытаясь воспроизвести одни и те же условия.

Если мы произведём многократные измерения высоты здания последовательно каждым из трёх способов, то сравнение результатов измерений между собой приведёт нас к очень интересным и важным выводам.

1. Результаты измерений первым способом могут отличаться от результатов измерений вторым способом, а последние, в свою очередь, от результатов измерений третьим способом и т. п.

Разные способы измерения одной и той же величины могут давать разные её значения.

2. Результаты многократных измерений с помощью одного и того же способа тоже могут отличаться друг от друга.