Точность и погрешность измерений

Всякое измерение может быть выполнено с большей или меньшей точностью.

В физике допускаемую при измерении неточность называют погрешностью измерений. Погрешность измерения не может быть больше цены деления измерительного прибора.

Чем меньше цена деления, тем больше точность измерения

Физика и техника

Важное значение имеют открытия в области физики для развития техники. Например, двигатель внутреннего сгорания, приводящий в движение автомобили, тепловозы, речные и морские суда, был создан на основе изучения тепловых явлений.

С развитием науки в технике за последние десятилетия произошли грандиозные изменения.

То, что раньше считалось научной фантастикой, сейчас является реальностью.

В свою очередь, развитие техники влияет на развитие науки. Так, например, усовершенствованные машины, компьютеры, точные измерительные и другие приборы используются учеными при исследовании физических явлений. После того как были созданы современные приборы и ракеты, стало возможным глубже изучить космическое пространство.

2.Статистические и динамические законы

Две основные формы закономерной связи явлений, отличающиеся прежде всего по характеру предсказаний, которые следуют из них. Предсказания статистических законов имеют вероятностный характер, который обусловлен действием множества случайных факторов внутри статистических коллективов, или массовых, повторяющихся событий (напр., большого числа молекул в газе, особей в биологических популяциях, людей в социальных коллективах). Статистические законы возникают как результат взаимодействия большого числа элементов, составляющих статистический коллектив, и характеризует не столько поведение отдельных его элементов, сколько коллектива в целом. Поэтому регулярность и повторяемость, проявляющиеся в статистических законах, возникают вследствие взаимной компенсации действия различных случайных факторов.

В динамических законах, характеризующих поведение относительно изолированных систем, состоящих из небольшого числа элементов, предсказания являются однозначными и достоверными. Так, в классической механике, если известен закон движения системы и заданы начальные координаты и скорость, можно точно определить ее координаты и скорость в любой др. момент времени. Распространение динамических законов механики за рамки области действительного их применения связано с концепцией механического детерминизма, сторонники которой (П.С. Лаплас и др.) рассматривали Вселенную как огромную механическую систему и экстраполировали законы механики Ньютона на все явления и процессы природы. В концепции, получившей название лапласовский детерминизм, нет места случайности, все в ней предопределено строгими динамическими законами механики. Однако такая концепция пришла в противоречие не только с результатами исследований в биологии и социологии, но и в статистической механике и др. отраслях классической физики. Окончательный отказ от лапласовского детерминизма в физике произошел после открытия вероятностного характера законов движения мельчайших частиц материи. Современная квантовая физика показала, что движение микрообъектов можно описать только вероятностно-статистическими методами. Вероятностный характер предсказаний статистических законов объясняется взаимодействием большого количества объектов, составляющих статистический ансамбль. Поэтому предсказания таких законов относятся не к отдельным объектам статистического ансамбля, а ко всему ансамблю в целом. Судить же о движении или поведении отдельного объекта можно лишь с той или иной степенью вероятности. Следовательно, статистические законы служат для исследования таких систем, в которых взаимодействует большое число объектов, событий и явлений, поведение которых имеет случайный характер. Поэтому статистические законы нередко рассматривают как законы, характеризующие поведение большого числа массовых случайных или повторяющихся событий, причем под событием подразумевают любой объект или элемент статистического ансамбля.

Статистический и термодинамический методы исследования

Молекулярная физика и термодинамика — разделы физики, в которых изучаются макроскопические процессы в телах, связанные с огромным числом содержащихся в телах атомов и молекул. Для исследования этих процессов применяют два качественно различных и взаимно дополняющих друг друга метода: статистический (молекулярно-кинетический) и термодинамический. Первый лежит в основе молекулярной физики, второй — термодинамики.

Молекулярная физика — раздел физики, изучающий строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетических представлений, основывающихся на том, что все тела состоят из молекул, находящихся в непрерывном хаотическом движении.

Процессы, изучаемые молекулярной физикой, являются результатом совокупного действия огромного числа молекул. Законы поведения огромного числа молекул, являясь статистическими закономерностями, изучаются с помощью статистического метода. Этот метод основан на том, что свойства макроскопической системы в конечном счете определяются свойствами частиц системы, особенностями их движения и усредненными значениями динамических характеристик этих частиц (скорости, энергии и т. д.). Например, температура тела определяется скоростью хаотического движения его молекул, но так как в любой момент времени разные молекулы имеют различные скорости, то она может быть выражена только через среднее значение скорости движения молекул. Нельзя говорить о температуре одной молекулы. Таким образом, макроскопические характеристики тел имеют физический смысл лишь в случае большого числа молекул.

Термодинамика — раздел физики, изучающий общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями. Термодинамика не рассматривает микропроцессы, которые лежат в основе этих превращений. Этим термодинамический метод отличается от статистического.

Область применения термодинамики значительно шире, чем молекулярно-кинетической теории, ибо нет таких областей физики и химии, в которых нельзя было бы пользоваться термодинамическим методом. Однако, с другой стороны, термодинамический метод несколько ограничен: термодинамика ничего не говорит о микроскопическом строении вещества, о механизме явлений, а лишь устанавливает связи между макроскопическими свойствами вещества. Молекулярно-кинетическая теория и термодинамика взаимно дополняют друг друга, образуя единое целое, но отличаясь различными методами исследования.