- •1.Вступ. Методика статистичної обробки фізичних вимірювань
- •1. Статистична обробка масиву результатів n прямих вимірювань
- •2. Обробка результатів експерименту при посередніх имірюваннях
- •3.Метод найменших квадратів
- •Робота № 1.1 Застосування статистичних методів та методу найменших квадратів у фізичних вимірюваннях
- •Завдання 1. Обчислення густини речовини циліндра х ід виконання роботи
- •Методика обробки результатів вимірювання
- •Приклад 1
- •Хід виконання статистичної обробки прямих вимірювань.
- •2. Середні значення .
- •3. Середньоквадратичне відхилення обчислюється за формулою .
- •4.Середньоквадратичне відхилення
- •5.Співвідношення величин та s.
- •6.Границі довірчого інтервалу .
- •Хід виконання статистичної обробки непрямих вимірювань.
- •1.Обчислення середнього значення густини.
- •Завдання 2. Визначення опору провідника.
- •Приклад 2
- •Додаток. Частинні похідні від
- •Контрольні питання
- •Робота № 1.2 Дослідження закону збереження імпульсу й визначення коефіцієнта відновлення енергії
- •Прилади та обладнання.
- •Коротка теорія.
- •Хід виконання роботи Завдання 1. Пружне зіткнення куль.
- •Завдання 2. Не пружне зіткнення куль
- •Контрольні питання
- •Вивчення законів обертового руху на прикладі маятника обербека
- •1.Визначення моменту сил тертя.
- •2. Визначення моменту інерції маятника.
- •Хід виконання роботи. Завдання 1. Вимірювання моменту сили тертя
- •З авдання 2. Вимірювання моменту інерції маятника.
- •Завдання 3. Визначення власного моменту інерції маятника.
- •Контрольні питання
- •Визначення моменту інерції тіла методом крутильних коливань
- •Х ід виконання роботи
- •Контрольні питання
Хід виконання статистичної обробки непрямих вимірювань.
1.Обчислення середнього значення густини.
Уведемо
в комірку В17
команду обчислення середньої густини
(ср)
за формулою (3): =4*B10/(3,14*C10^2*D10) Ok.
У результаті одержимо
=0,0079644 г/мм3.
Уведемо
в комірку В18
команду обчислення границі довірчого
інтервалу для густини
за формулою (4):
=B17*((B16/B10)^2+(2*C16/C10)^2+(D16/D10)^2)^0,5
У результаті одержимо
=
0,1210-5г/мм3.
У лабораторний зошит записуємо величини для густини переведені в систему СІ множенням на 106 з округленням до другого знаку після десятичної коми
.
Завдання 2. Визначення опору провідника.
Хід
виконання роботи
1. Провести вимірювання напруги U та відповідного струму І через провідник, що має опір R.
2. Результати вимірювання занести до Таблиці 3. Дослід повторити 7 разів для різних значень U.
Методика обробки результатів вимірювання
Методом
найменших квадратів з одержаного масиву
вимірювань
у додатку Excel
одержати
коефіцієнти a та b для лінійної залежності
,
(4)
де
середнє значення опору R;
коефіцієнт кореляції r,
границю
довірчого інтервалу
Результат записати у вигляді
.
Приклад 2
Розглянемо приклад обробки результатів вимірювання напруги та струму.
Нехай вимірювання дали результати, що містяться в Таблиці 4.
1.Занесемо дані Таблиці 4 на електронне поле Excel в комірки діапазону B3:B9.
2.Виділимо мишкою дві комірки B11 та C11. Викличемо у виділені
поле Excel
поле |
A |
B |
C |
1 |
|
Y |
X |
2 |
|
U,B |
I,A |
3 |
1 |
0,306 |
1,19E-04 |
4 |
2 |
0,61 |
2,39E-04 |
5 |
3 |
0,9 |
3,60E-04 |
6 |
4 |
1,21 |
4,79E-04 |
7 |
5 |
1,5 |
6,00E-04 |
8 |
6 |
1,82 |
7,18E-04 |
9 |
7 |
2,12 |
8,38E-04 |
10 |
Rcер |
2522,11421 |
|
11 |
R |
36,3358625 |
|
12 |
r= |
0,99991356 |
|
13 |
r= |
0,00587986 |
|
14 |
= |
0,60446124 |
0,000239644 |
15 |
a= |
0,00133586 |
|
16 |
a |
0,00870766 |
|
Поставимо
курсор мишки у кінець поля рядка функції
ЛИНЕЙН(B3:B9;C3:C9) і натиснемо одночасно
клавіші Ctrl+Shsft+Enter
В комірки B11
та C11
буде занесено значення сталих
.
3. Викличемо в комірку В14 функцію обчислення коефіцієнта кореляції КОРРЕЛ(…) і протяжкою миші введемо як масив 1 значення напруги U із діапазону комірок В3:В9, а як масив 2 значення величини струму з діапазону С3:С9 і далі Ok. В комірку В14 занесеться значення коефіцієнта кореляції.
4. Визначимо спочатку границю довірчого інтервалу для коефіцієнта кореляції та середньоквадратичних відхилень , а через них визначимо границі довірчих інтервалів для а і b.
В комірки
В15 та С15 викличемо функцію СТАНДОТКЛОНП()
і введемо в неї діапазон комірок В3:В9 з
напругою для
та С3:С9 для
.
За формулами
знайдемо границі довірчих інтервалів.
Уведемо в комірку А17 формулу =((1-B14^2)/(7-2))^0,5 Ok, в комірку В17 формулу =A17*2,45*B15/C15 Ok, в комірку С17 формулу =B17*C15 Ok
Ці дії
приведуть до обчислення границь довірчих
інтервалів
в комірках А17,В17,С17 відповідно.
5.Визначення опору провідника.
Опір
провідника визначаємо за формулою
,
що дає
,
при коефіцієнті кореляції
r=0,9990,006.
