8. О форме записи результатов.

Количественный результат эксперимента должен записываться с указанием его погрешности.

Стандартная форма записи экспериментально полученного результата х:

х = [среднее значение ] ± [ширина доверительного интервала], с дополнительным указанием принятого Вами уровня значимости или доверительной вероятности р=1- .

Например, результат измерений длины волны гелий–неонового лазера может выглядеть так: λ=638±12нм, при уровне значимости =0,05.

Иногда в литературе информация о погрешности экспериментальных данных приводится в несколько иной форме: приводятся те десятичные разряды величин, ЗА КОТОРЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАТОР МОЖЕТ ПОРУЧИТЬСЯ. Например, предметом гордости экспериментаторов можно признать значение скорости света в вакууме: с = 2,99792458·10⁸м/с. Эта запись означает, что авторы соответствующего метода определения этой суперважной для физики константы ручаются, что в самом младшем разряде мантиссы этого результата восемь единиц, а не семь, и не девять; таковы возможности примененной методики, но вовсе не потому, что, как выражаются студенты, «калькулятор показал».

Попутно заметим, что в обычных вычислениях мы принимаем значение с=3·10⁸м/с. При этом относительная погрешность принимаемого значения скорости света, в связи с округлением, оказывается не велика и составляет:

%

Следуя хорошему принципу писать (да и говорить!) только то, за что ручаетесь, приводите в отчете по лабораторным работам числовые результаты с теми десятичными разрядами, ЗА КОТОРЫЕ ВЫ РУЧАЕТЕСЬ. Это должно относиться как к среднему значению, так и к ширине доверительного интервала.

Решить для себя, за какие разряды можно ручаться, а за какие – нет, не всегда просто. Вам может пригодиться совет преподавателя. Обращайтесь за советами. Где, как не на кафедре физики, можно обрести эти полезные навыки?

И последнее. Стремясь «выжать» из метода измерений максимально возможную точность, не следует заниматься преждевременными округлениями при вычислениях. Полезно «тянуть» в вычислениях один-два лишних разряда (но не более), а вопросы округления окончательно решайте на самых заключительных стадиях анализа.

II. Некоторые вопросы электробезопасности

Неприятные ощущения, связанные с протеканием электрического тока, есть в памяти каждого. Разветвленные электрические сети, буквально опутавшие нашу планету, электрические приборы самого разнообразного назначения представляют собой серьезный фактор риска, в дополнение к природным электрическим явлениям – грозам. Цель данного раздела – обсудить правила разумного поведения в этом «электрическом мире».

1. Что опасно: сила тока или напряжение?

Опасность представляет величина силы тока, а точнее – количество электричества (заряд), прошедшее через ткани организма за время протекания тока.

Напомним, что сила тока, по определению, это отношение величины перенесенного электрического заряда ∆q к длительности ∆t его переноса:

Отсюда следует, что ∆q = I·∆t, т.е. опасность электротравмы определяется величиной произведения силы тока, протекающего через ткани организма, и длительности его протекания.

Однако необходимым условием протекания тока в любой среде является наличие электрического поля в этой среде, и количественная мера его интенсивности – напряжение (разность потенциалов). Чем больше напряжение, тем больше и сила тока, что отражено в законе Ома:

Входящее в эту формулу сопротивление R весьма различно для различных тканей организма:

• очень низким сопротивлением обладают слизистые оболочки;

• сопротивление влажной кожи – порядка 1кОм;

• сопротивление сухой кожи – от 2кОм до 2 МОм;

• сопротивление тканей зависит от общего состояния организма.

Наибольшую опасность электрический ток представляет для трех систем жизнедеятельности: сердце, нервная система, дыхание.

Травматические последствия протекания электрического тока весьма различны для различных вариантов контакта тела человека с электрической сетью. Серьезные последствия бывают при случайных контактах с кожей лица: сопротивление кожного покрова мало, а ток потечет через мозг. Достойна упоминания так называемая «верхняя петля»: рука-сердце-рука. Такая «схема подключения» представляет опасность и для сердца, и для дыхания. Отсюда – вывод на всю оставшуюся жизнь: браться двумя руками за два оголенных провода можно лишь имея твердые гарантии, что провода отключены от источника напряжения.

В тканях с низким сопротивлением достаточно сильный ток может возникнуть и при низком напряжении, например, при напряжении U=12В, применяемом в электрооборудовании автомобилей.

Вместе с тем, мы регулярно оказываемся в электрических полях с напряжением в несколько киловольт. Дело в том, что ткани, из которых сшита наша одежда, обязательно содержат некоторое количество синтетических волокон, а они, при ношении одежды в сухих помещениях, электризуются, накапливают электрический заряд. Поскольку эти волокна относятся к диэлектрикам, то накопленный на них заряд может никуда не утекать и долгое время удерживаться на них. Тонкие нити обладают способностью быть концентраторами напряжения: вблизи концов таких нитей электрическое поле оказывается очень сильным. Снимая перед сном свитер, Вы можете услышать потрескивание электрических разрядов между волокнами одежды и волосами. Или, пошаркав тапочками по синтетическому ковру и протянув руку к батарее отопления, Вы ощутите легкий укол электрического разряда. Локальное напряжение в несколько киловольт, под которым мы находимся в этих обстоятельствах, не создает опасности электротравмы: накопленный на синтетических волокнах заряд весьма мал, а последствия протекания тока определяются именно величиной заряда, протекающего через ткани организма. Однако электростатические заряды, накапливающиеся на синтетических тканях, оказывают угнетающее действие на нервную систему; отсюда – современная тенденция носить одежду из «естественных» волокон (хлопок, лен, шерсть) с минимальной добавкой волокон синтетических.