4. Виды измерений

4.1. Измерение

Измерением какой-либо физической величины называется операция, позволяющая узнать, во сколько раз измеряемая величина больше (или меньше) соответствующей величины, принятой за единицу.

Необходимо подчеркнуть, что такое сравнение с эталоном – измерение – должно выполняться в строго определенных условиях и вполне определенным образом. Например, измерение длины предмета предполагает, что эталон неподвижен по отношению к нему, а измерение продолжительности события производится по неподвижным часам. В этом смысле поучителен разбор Эйнштейном понятия одновременности, которое в классической физике не определялось вообще как a priori«очевидное».

Измерения разделяются на прямые и косвенные.

4.2. Прямые измерения

Прямыми называются такие измерения, при которых искомая величина сравнивается с единицей измерения непосредственно или при помощи измерительного прибора, проградуированного в соответствующих единицах. Примерами прямых измерений являются измерения длины линейкой или штангенциркулем; измерения масс на рычажных весах с помощью набора разновесов; измерения промежутков времени при помощи часов или секундомера, измерения температуры термометром, напряжения вольтметром и т.п. Значение измеряемой величины отсчитывается при этом по шкале прибора или определяется подсчетом мер, разновесов и т.д.

4.3. Косвенные измерения

Косвенными называются измерения, при которых искомая величина находится как функция нескольких непосредственно измеряемых величин. Примерами косвенных измерений могут служить: нахождение плотности твердого тела путем измерения его массы и объема; измерение вязкости жидкости по ее объемному расходу при истечении через круговой капилляр, длине и сечению этого капилляра; или по скорости падения в этой жидкости маленького шарика, его плотности и диаметру и т.п.

5.Представление результатов измерений

Следует понимать, что никакое измерение не может быть выполнено абсолютно точно. Любое измерение всегда дает результат, несколько отличающийся от истинного значения изучаемой величины. Принято говорить, что результат измерения содержит некоторую ошибку, или отягчен ошибкой. Поэтому в задачу измерений входит не только нахождение самой искомой величины, но и оценка допущенной при измерении погрешности.

5.1. Запись результата измерений

Пусть мы произвели nизмерений некоторой физической величиныx. Результаты этих отдельных измерений обозначим черезx₁,x₂, ...x_n. Истинное значение измеряемой величины (неизвестное нам) обозначим буквойX.

В соответствии с требованиями Государственных стандартов ГОСТ 8.011-72 и ГОСТ 8.207-76 [2, 3], сообщая об измеренной нами физической величинеx, мы всегда должны, кроме полученного результата, указать приближенную ошибкуxнаших измерений (называемую еще абсолютной погрешностью), записав результат в виде

X= хx	(p= 0.95)	(5.1.1)

с обязательным указанием единиц измерения и надежности p, для которой ГОСТ 8.207-76 предписывает значениеp= 0.95.

Запись (5.1.1) означает, что истинное значение Xизмеряемой величиныxлежит в интервале (x - x,x + x) с некоторой вероятностьюp(по ГОСТу эта вероятность должна быть равна 95 %).