3. Методы проведения научных исследований

1) теоретические:

Исследуемые параметры или характеристики описываются математическими зависимостями на основе имеющихся сведений. Теоретиче­ские исследования позволяют в значительной степени сократить сроки и уменьшить материальные затраты на проведение исследований.

Задачами теоретического исследования являются:

• обобщение результатов исследования;

• нахождение общих закономерностей путём обработки и интер­претации опытных данных;

• распространение результатов исследования на ряд подобных объектов без повторения всего объёма исследований;

• изучение объекта недоступного для непосредственного иссле­дования;

• повышение надёжности экспериментального исследования объекта.

Теоретическое исследование завершается формулированием теории.

Основным содержанием теоретических исследований являются:

• изучение физической природы исследуемых объектов, явлений и процессов;

• построение принципиальных схем исследуемых объектов (на­пример, машин, машинных агрегатов и т.д.) и схем технологических процессов;

• построение эквивалентных схем исследуемых процессов, на­пример, построение эквивалентных схем машин и агрегатов, на кото­рых указаны точки приведённых масс, оси приведённых моментов инерции и другие механические характеристики;

• построение расчётных моделей функционирования объектов исследования;

решение задач анализа параметров исследуемых объектов.

2)экспериментальные:

Получение интересующих сведений через изменение параметров.

Задачи эксперимента:

• задача измерения некоторой величины при фиксированных ус­ловиях (для получения справочных данных, которые потом будут ис­пользованы в теоретических или конструкторских расчётах);

- задача проверки гипотезы (подтвердить (или опровергнуть) с помощью эксперимента ту или иную теорию; доказать, что изделия, выполненные по новой технологии, превосходят по своим параметрам старые образцы; выявить факторы, влияющие на интересующую нас величину, например, срок службы прибора; обнаружить связь между различными характеристиками объектов (или подтвердить отсутствие такой связи) и другое).

• задача выяснения механизма явления;

• задача оптимизации (типичная задача конструкторских и тех­нологических разработок);

• динамические измерения;

• классификация наблюдений, или распознавание образов.

Некоторые из перечисленных типов задач могут быть как конеч­ной целью эксперимента, так и промежуточным этапом при решении задач более «высокого» уровня.

Экспериментальное исследование включает ряд этапов: форму­лирование цели, выдвижение гипотезы об исследуемом объекте, пла­нирование эксперимента, проведение эксперимента, обработка и анализ результатов, проверка правильности выдвинутой гипотезы, выдвиже­ние новой гипотезы, проверка условий окончания эксперимента, пла­нирование нового эксперимента. Таким образом, исследование объекта состоит из повторяющихся циклов, причём от цикла к циклу растёт объём знаний об объекте, а выдвигаемые гипотезы всё более приближаются к действительности.

3)теоретическо-экспериментальные:

Создание математическое модели объекта и дальнейший анализ на ПК.

Основой совместного анализа теоретических и экспериментальных исследований является сопоставление выдвинутой рабочей гипотезы с опытными данными наблюдений.

Теоретические и экспериментальные данные сравнивают методом сопоставления соответствующих графиков. Критериями сопоставления могут быть минимальные, средние и максимальные отклонения экспериментальных результатов от данных, установленных расчетом на основе теоретических зависимостей. Возможно также вычисление среднеквадратического отклонения и дисперсии. Однако наиболее достоверными следует считать критерии адекватности (соответствия) теоретических зависимостей экспериментальным.

В результате теоретико-экспериментального анализа могут возникнуть три случая:

а) установлено полное или достаточно хорошее совпадение рабочей гипотезы, теоретических предпосылок с результатами опыта. При этом дополнительно группируют полученный материал исследований таким образом, чтобы из него вытекали основные положения разработанной ранее рабочей гипотезы, в результате чего последняя превращается в доказанное теоретическое положение, в теорию;

б) экспериментальные данные лишь частично подтверждают положение рабочей гипотезы и в той или иной ее части противоречат ей. В этом случае рабочую гипотезу изменяют и перерабатывают так, чтобы она наиболее полно соответствовала результатам эксперимента. Чаще всего производят дополнительные корректировочные эксперименты с целью подтвердить изменения рабочей гипотезы, после чего она также превращается в теорию;

в) рабочая гипотеза не подтверждается экспериментом. Тогда ее критически анализируют и полностью пересматривают. Затем проводят новые экспериментальные исследования с учетом новой рабочей гипотезы. Отрицательные результаты научной работы, как правило, не являются бросовыми, они во многих случаях помогают выработать правильные представления об объектах, явлениях и процессах.