Критченкова Анна Михайловна
учитель физики
Физическая величина и ее измерение.
Прямые измерения.
Некоторые измерения можно делать напрямую - измерение температуры воды в стакане термометром, измерение напряжения батарейки вольтметром, измерение длины карандаша линейкой, измерение длительности урока секундомером. Такие измерения называют прямыми, они достаточно просты. Трудности могут появиться, если измерительный прибор не совсем подходит для измерений в данной ситуации. Например, довольно сложно измерить диаметр шара линейкой, зато измерить тот же диаметр штангенциркулем не составляет особого труда. Если измерять напряжение в цепи с большим сопротивлением, то подключение вольтметра может сильно изменить напряжение. Похожая ситуация возникает, когда мы пытаемся измерить температуру маленькой порции горячей воды в сосуде при помощи здоровенного термометра: он покажет температуру, но совсем не ту, что была у воды в пробирке до нашего измерения.
Косвенные измерения.
Гораздо чаще приходится иметь дело с измерениями, в которых результат получается при комбинировании напрямую измеренных величин. Например, при нахождении плотности материала кубика, придётся измерить его массу и линейные размеры – длину ребра , после чего мы сможем посчитать плотность. Такие измерения называют косвенными. Уравнение косвенных измерений – это расчетная формула, которая связывает косвенно измеряемую физическую величину с прямо измеряемыми величинами. В нашем примере (нахождения плотности кубика) уравнением косвенных измерений будет формула . Получение расчетной формулы обычно связано с использованием законов физики и является важным этапом эксперимента.
Относительная погрешность.
Для того, чтобы понять, насколько хороший эксперимент мы провели, одного значения погрешности не достаточно. Для оценки точности эксперимента вводится дополнительная величина, равная отношению погрешности к среднему значению. Ее называют относительной погрешностью и, как правило, выражают в процентах. В школьных лабораторных работах хорошим экспериментом считается тот, который дает относительную погрешность измерений не более 5%.
Сравнение результатов.
Если нужно сравнить экспериментально измеренную физическую величину с ранее рассчитанным теоретическим значением, то нужно проверить: попадает ли теоретическая величина в доверительный интервал экспериментальной величины. Если попадает, то говорят, что эксперимент согласуется с теорией. Если же не попадает, то эксперимент с теорией не согласуется. При сравнении результатов измерения одной и той же физической величины поступают следующим образом. Если доверительные интервалы перекрываются, то говорят, что результаты измерений согласуются. В противном случае результаты измерений не совпадают.
Систематические и случайные погрешности.
Систематические погрешности.
Систематическая погрешность - это составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или изменяющаяся закономерно на протяжении серии измерений при одних и тех же контролируемых условиях. Существуют три класса таких ошибок: приборные, инструментальные и методические. Для уменьшения систематической погрешности необходимо изменить эксперимент: усовершенствовать прибор или изменить методику измерений.
Случайные погрешности.
Случайная погрешность - это составляющая погрешности измерения, непредсказуемым образом изменяющая свою величину (и знак!) в данной серии измерений, проведенных при одних и тех же условиях. Влияние случайных ошибок на результат измерений может быть уменьшено при многократном повторении опыта. Произведя измерения несколько раз и вычислив среднее значение, можно существенно улучшить точность измерений, так как преувеличенные и преуменьшенные значения почти скомпенсируют друг друга.
Абсолютная и относительная погрешности.
Абсолютная погрешность.
Погрешностью измерения называется отклонение результата измерения физической величины от ее истинного значения. Как правило, истинное значение измеряемой физической величины мы не знаем, а значит не знаем и погрешность измерения. Однако почти всегда ее можно оценить. Погрешность принято характеризовать, так называемым доверительным интервалом, в котором содержится истинное значение.