- •Лабораторные работы по механике
- •Предисловие
- •Введение Место физики среди естественных наук и роль измерений в физике
- •Порядок работы в лаборатории
- •Виды физических измерений
- •Единицы измерения
- •I. Элементы теории погрешностей Ошибки измерения (погрешности) и причины их возникновения
- •Определение величины ошибки при прямых измерениях
- •Коэффициенты Стьюдента
- •Относительная ошибка
- •Пример записи результатов прямых измерений
- •Функция нескольких переменных (ошибки косвенных измерений)
- •Способы уменьшения ошибки измерения
- •Некоторые правила приближенных вычислений
- •Графическое представление результатов
- •II. Простейшие физические измерения Линейный нониус и штангенциркуль
- •Микрометрический винт и микрометр
- •Угловой нониус и оптический угломер
- •Технические весы
- •Аналитические весы
- •Электрические весы
- •Торсионные весы
- •Общие правила работы с весами
- •Лабораторная работа № 1 Проверка градуировки шкалы весов и определение их чувствительности
- •Краткая теория работы
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 определение массы капли воды
- •Краткая теория работы
- •Ход работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 Измерение линейных и угловых размеров твердого тела
- •Форма отчета по лабораторной работе № 3
- •I. Измерения штангенциркулем
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4 Определение объема и плотности твердого тела
- •Краткая теория работы
- •Ход работы
- •Форма отчета по лабораторной работе № 4
- •II. Определение плотности твердого тела неправильной формы Ход работы
- •Контрольные вопросы
Виды физических измерений
Измерение – это нахождение значения физической опытным путем с помощью специальных технических средств измерений (приборов). Измерения основаны на совокупности физических явлений и физических закономерностей, описывающих эти явления, представляющих собой принцип измерений. В основе измерения лежит сравнение исследуемой величины с общепринятым эталоном.
Различают два вида физических измерений: прямые и косвенные. В случае прямых измерений результат получается непосредственно по прибору. Если прибор – цифровой, то записывается соответствующая цифра. Если прибор шкальный, то снимается показание по шкале прибора. Таким образом, прямым называется измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных (например, измерение времени секундомером).
В некоторых ситуациях нет возможности определить величину по прибору: либо отсутствует соответствующий прибор (например, нет спидометра для определения скорости, но есть рулетка и часы); либо измерение величины влечет за собой кардинальное изменение процесса (энергия может быть определена только при совершении работы). В этом случае проводят косвенныеизмерения, при которых искомое значение величины находят на основании прямых измерений физических величин, связанных между собой определенной зависимостьюy=f(x1,x2,…,xn), где у – значение измеряемой величины,x1,x2, …,xn – значения величин, получающихся при прямых измерениях. Например, к косвенным измерениям можно отнести нахождение плотности тела:=m/V.
Единицы измерения
Как уже было указано, в основе любого вида измерения лежит сравнение определяемой величины с другой, принятой за эталон. Для обеспечения однозначности различных измерений, произведенных как одним и тем же, так и разными экспериментаторами были введены единицы измерения. Единица измерения является величиной того же рода, что и сама измеряемая величина. Следовательно, должно существовать, по меньшей мере, столько же единиц измерения, сколько существует самих величин.
Выбор величины единицы измерения может быть совершенно произвольным. Но если единицы измерения всех физических величин установить независимо друг от друга, то в формулах, связывающих разные физические величины, появится много переводных коэффициентов. Это приведет не только к необходимости вводить эти коэффициенты в теорию науки, их запоминанию, но и к усложнению вычислений и, как следствие, усложнению дальнейшего пути познания и развития науки. Поэтому произвольно установили единицы измерения для минимального числа величин, по которым, благодаря зависимостям между физическими величинами, определили все остальные единицы измерения.
Физические величины, единицы измерения которых выбраны произвольно, называются основными. Их единицы измерения называют также основными. Физические величины, единицы которых установлены с помощью функциональной зависимости от основных величин, называютсяпроизводнымивеличинами. Их единицы измерения называют также производными.
Совокупность основных и производных единиц измерения называют системойединицизмерения. В настоящее время в России в качестве предпочитаемой принятаМеждународная системаединиц измерения –СИ.
В этой системе основными являются:
Длина |
метр |
м |
Масса |
килограмм |
кг |
Время |
секунда |
с |
Сила электрического тока |
ампер |
А |
Термодинамическая температура |
кельвин |
К |
Сила света |
кандела |
кд |
Количество вещества |
моль |
моль |
В системе СИ имеются две дополнительныевеличины и соответствующие единицы:
Плоский угол |
радиан |
рад |
Телесный угол |
стерадиан |
стер |