Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2178.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
3.75 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

 

 

 

 

 

 

 

 

Оформление отчёта по лабораторной работе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица П1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Примерная форма отчёта

1

 

Лабораторная

 

 

 

 

 

Номер работы, название работы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

работа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наименования приборов и их метрологические

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приборы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

характеристики (табл. П1.2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок электрической или механической схемы с

 

Схема

 

 

 

 

установки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обозначениями основных элементов

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначения и полные наименования непосредственно

 

 

Измерить

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

измеряемых величин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наименование величин; расчётные формулы, расшифровка

 

Вычислить

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

обозначений в формулах

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Освоить методику измерений, определить значения вели-

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чин при заданных условиях и проверить закономерности их

 

Цель работы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изменения, убедиться в справедливости теории (конкретизи-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

руется в соответствии с содержанием работы)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В таблицу включают только те измеряемые и вычисляемые

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

величины, которые могут изменяться в ходе эксперимента, а

7

 

Таблицы

 

 

 

 

 

 

 

также те, предполагаемое постоянство которых при измене-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нии условий опыта нужно подтвердить. Значения неизмен-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ных величин размещают в отдельной строке или вне таблицы

 

 

 

 

Обработка

 

 

 

 

 

 

Вычисление искомых величин, оценка доверительных

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

результатов

 

 

 

 

 

 

 

 

границ погрешностей, построение диаграмм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сравнение полученных значений с табличными,

 

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

теоретически рассчитанными, или с измеренными другим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

методом; распознавание закономерностей в соотношениях

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

измеренных величин, формулировка их взаимосвязи; анализ

 

 

 

 

 

 

Интерпретация

 

 

 

 

 

 

диаграмм с целью проверки соответствия графиков изучае-

 

 

 

9

 

результатов

 

 

 

 

 

 

 

мому закону; достигнута ли цель работы (см. п. 6);

объясне-

 

 

 

 

 

и выводы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ние отклонений результатов, полученных в эксперименте, от

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тех, что были предсказаны теорией, со ссылками на особенности используемой модели явления, а также методики и техники измерений

Таблица П1.2

Метрологические характеристики приборов

Измерительный прибор Цена деления Класс точности Пределы измерения

122

Приложение 2

Обработка экспериментальных данных

Посредством статистической обработки данных многократных измерений определяется интервал, в котором с некоторой вероятностью (Р < 1) находится значение измеряемой величины. Например, результат, представленный в виде a = (1,530 ± 0,004) м; Р = 0,95, даёт следующую информацию: среднее значение <a> = 1530 м; абсолютная погрешность а = 0,004 м; доверительная вероятность Р = 0,95. Последнее означает, что величина a находится в интервале от 1,526 до 1,534 м с вероятностью 0,95; при повторных измерениях этой величины 95 % значений попадут в указанный интервал.

При косвенном измерении некоторой величины y = f(a, b, c, ...), где величины a, b, c, ... – результаты прямых многократных измерений, алгоритм нахождения доверительного интервала следующий (пп. 1 – 9):

1. Найти средние арифметические значения результатов прямых измерений <a>, <b>, <c> , ... по результатам n отсчётов

a = (a1 +a2 +a3 +.... an)/n

(П2.1)

и среднее значение результата косвенного измерения y = f (a , b , c ,...).

2. Вычислить случайные погрешности a ,

b ,

c , ... по формуле

a = t P ,n

 

 

 

 

 

 

a1

2 a22 .... an2

, Р = 0,95,

(П2.2)

 

 

n n1

 

 

 

где tP,n – коэффициент Стьюдента, который

можно найти

по табл. П2.1 в

соответствии с выбранной доверительной вероятностью Р и числом n непосредственных измерений величины а.

Разности:

a1=аa1 ;

a2=аa2 ; ...

an=аan

это абсолютные погрешности отдельных измерений.

 

 

 

 

 

Коэффициенты Стьюдента

 

Таблица П2.1

 

 

 

 

 

 

 

для доверительной вероятности Р = 0,950

 

 

n

3

4

5

6

7

10

tP, n

4,303

3,182

2,766

2,571

2,447

2,262

1,960

3. Оценить систематические погрешности θa , θb , θc , … (погрешности средств измерений) по формулам вида

θa =

K(amaxamin)

,

(П2.3)

100

 

 

 

где К – класс точности; amax и amin верхний и нижний пределы измерений данного прибора (табл. П1.2).

Если прибор имеет симметричную шкалу с нулём посредине, то следуя

(П2.1), получаем θa =

K(2 amax)

, а в случае amin = 0,

θ =

K amax

.

 

 

100

 

a

100

 

 

 

 

123

При измерении прибором с неизвестным классом точности систематическая погрешность принимается равной цене деления

(с вероятностью Р = 0,95).

4. Вычислить абсолютные

погрешности

a,

 

b,

c, … прямых

многократных измерений. Абсолютная погрешность

a

представляет

собой

геометрическую сумму случайной

a и систематической θa составляющих

 

a =

 

,

Р = 0,95.

 

 

 

(П2.4)

a)2 + (θa)2

a

 

 

5. Найти относительные погрешности δa, δb, δc,… δa=

 

.

 

(П2.5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

6.Записать результаты каждого из прямых измерений в виде

a = a ± a ;P = 0,95.

(П2.6)

Абсолютную погрешность a округляют до двух значащих цифр, если первая значащая цифра 1 или 2, а когда первая цифра 3, 4, ... 9, то до одной

значащей

цифры. Среднее

значение a

округляют

так, чтобы

последние

цифры в числовых значениях

 

a

и

a находились в одном разряде.

Примеры: 1) m = (224,7 ± 1,4)·10-3 кг; Р = 0,95;

2) = (43,20 ± 0,03) мм; Р = 0,95.

7. Рассчитать абсолютную погрешность

y косвенного измерения одним из

двух методов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.1. Дифференцирование натурального логарифма

 

 

 

 

функции

y = f a ,b ,c ,... .

 

 

 

 

 

Сначала вычисляется относительная погрешность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =

ln y

 

 

2

 

ln y

 

2

 

ln y

2

,

 

a

b

c ...

 

a

 

b

 

 

с

 

а затем абсолютная

 

 

 

 

y = δy y .

 

 

 

 

 

 

 

(П2.7)

 

7.2. Непосредственное дифференцирование

 

 

 

 

функции

y = f a ,b ,c ,...

 

 

 

 

 

Этим методом непосредственно вычисляется абсолютная погрешность

 

 

y = (

y

 

2

 

y

2

 

y

 

 

2

 

 

 

 

a) + (

b)

+ (

 

c)

+ ... .

(П2.8)

 

 

a

 

b

 

c

 

 

В табл. П2,2 приведены результаты применения формул (П2.7, П2.8) к

некоторым простым функциям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

Числовые значения

 

y

и

y выразить в единицах СИ. Приставки,

обозначающие степени 10 при образовании кратных и дольных единиц, приведены в табл. П2.3.

9. Окончательный результат косвенного измерения представить в виде

y = y ± y , Р = 0,95.

(П2.9)

Если некоторые из величин в (7.1 – 7.2) непосредственно не измерялись в данном эксперименте, а их значения взяты из справочных таблиц, то погрешности принимаются равными половине единицы наименьшего разряда числа, представляющего табличное значение.

Примеры: 1) g = 9,81 м/c2, g = 0,005м/c2; 2) π = 3,1415; π = 0,00005.

124

a 2 n b a b
Таблица П2.3

Таблица П2.2

Основные формулы погрешностей при косвенных измерениях

Функция

Абсолютная погрешность

 

y =

 

 

 

 

y=a b c

a2 b2 c2

y = a – b

y =

 

 

a2 b2

Относительная погрешность

δ y = a2 b2 c2 a b c

δy = a2 b2 ab

y = sin a y = cos a

y = tg a

y =

a

ab

y = ln a

y=ab

y = am ּbn

y = cos a ∙ a y = sin a ∙ a

y = cos12 a a

y = y2 b a 2 b 2 a2 a

y = a a

y = a 2 a b 2 b b2

y = y m aa 2 n bb 2

δy = ctg a ∙ a δy = tg a ∙ a

y = sin22 a a

 

 

 

 

b

 

 

 

2

 

 

b

 

 

2

 

 

=y

 

 

 

 

a

 

 

a

 

 

 

 

a2

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =

 

1

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δy =

 

 

a

 

2

 

b

 

2

 

 

 

 

 

a

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = m

 

 

Приставки, обозначающие степени 10

 

 

Приставка

Символ

Число

Приставка

Символ

Число

фемто

ф

f

10-15

деци

д

d

10-1

пико

п

p

10-12

кило

к

k

103

нано

н

n

10-9

мега

М

M

106

микро

мк

μ

10-6

гига

Г

G

109

милли

м

m

10-3

тера

Т

T

1012

санти

с

c

10-2

пета

Р

Р

1015

125

Учебное издание

Виктор Васильевич Горлач Николай Александрович Иванов Марина Васильевна Пластинина Анна Сергеевна Рубан

Руководство к лабораторным работам:

Колебания и волны

Учебное пособие

Под ред. В.В. Горлача

Иллюстрации, компьютерная вёрстка В.В. Горлач

Редактор Е.В. Садина

* * *

Подписано к печати 20.11.2013 г. Формат 60х90 1/16. Бумага писчая Оперативный способ печати Гарнитура Times New Roman Усл. п.л. 8,2. Уч.-изд. л. 6,3. Заказ _____. Тираж 250 экз. Цена договорная

Отпечатано в подразделении оперативной полиграфии УМУ СибАДИ 644080, Омск, пр. Мира, 5

126

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]