- •1. Основные термины и определения
- •2. Правила округления значений погрешности и результата измерений
- •3. Минимизация систематических составляющих погрешностей измерений
- •4. Расчет погрешности прямого однократного измерения
- •Пример 1. Обработка результата однократного измерения
- •5. Обработка результатов прямых многократных наблюдений
- •Коэффициент Стьюдента в зависимости от количества наблюдений n и от значения доверительной вероятности
- •Пример 2. Обработка результатов прямых многократных наблюдений
- •5. Вычисление погрешности косвенных измерений
- •Метод измерений и расчетные формулы
- •Порядок выполнения работы а) Подготовительная часть
- •Б) Измерение плотности материала призмы
- •В) Измерение плотности материала прямого цилиндра
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № I - 2 измерение ускорения свободного падения с использованием различных маятников
- •Введение
- •Описание установки и методики измерений
- •Задача 1. Определение ускорения силы тяжести с помощью модели математического маятника
- •Задача 2. Определение ускорения силы тяжести с помощью физического маятника
- •Задача 3. Определение ускорения силы тяжести с помощью оборотного маятника
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № I - 3 изучение законов вращательного движения
- •Введение
- •Задача 1. Изучение кинематики вращательного движения
- •Описание блока разгона – торможения
- •Методики измерения углового ускорения на стадии разгона
- •Методика измерения угловой скорости на стадии равномерного вращения
- •Порядок выполнения работы а. Измерение углового ускорения в режиме разгона
- •Б. Измерение угловой скорости вращения диска в режим равномерного вращения
- •В. Измерение углового ускорения в режиме торможения
- •Обработка результатов измерений
- •Задача 2. Определение момента инерции диска методом вращения
- •Описание лабораторной установки и методики измерений
- •Порядок выполнения работы и обработки результатов измерений
- •Контрольные вопросы.
- •Литература
- •Лабораторная работа № I – 4 измерение моментов инерции маятника обербека
- •Введение
- •Описание установки и метода измерения момента инерции
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № I - 5 измерение скорости полета пули с помощью баллистического маятника
- •Введение
- •Описание установки и метода измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № I - 6 измерение ускорения свободного падения с помощью прибора атвуда
- •Введение
- •Описание прибора Атвуда
- •Измерение ускорения свободного падения
- •Порядок выполнения работы
- •Измерение ускорения свободного падения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Описание прибора и метода измерения момента инерции
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № I - 9 измерение коэффициента поверхностного натяжения
- •Введение
- •Методика измерения коэффициента поверхностного натяжения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № I - 10 измерение среднеквадратической скорости движения молекул
- •Введение
- •Измерительная установка и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
2. Правила округления значений погрешности и результата измерений
Расчет значения погрешностей всегда производится как вероятностная оценка этого значения. Эти вычисления могут быть проведены только с невысокой точностью. Поэтому необходимо руководствоваться следующими правилами округления рассчитанного значения погрешности, а также итогового значения результата измерения:
1. Значение погрешности результата измерения указывается одной значащей цифрой. Если при таком округлении первая цифра - 1 или 2, то допускается сохранение двух значащих цифр. Округление следует проводить в сторону увеличения.
Значение результата измерения округляется до того же десятичного разряда, которым начинается округленное значение абсолютной погрешности.
3. Округления производится лишь в окончательном ответе, все предварительные вычисления проводятся с одним – двумя избыточными знаками.
3. Минимизация систематических составляющих погрешностей измерений
Прежде чем приступить к оценке погрешностей измерений, следует, по возможности, уменьшить систематические погрешности.
Некоторые виды систематических погрешностей измерительных средств можно исключить, используя специальные приемы. Например, устранить неравноплечность весов можно, взвесив исследуемое тело дважды – сначала на одной чашке весов, а затем на другой. Некоторые систематические погрешности можно уменьшить введением поправок. Например, если сбит «нуль» стрелочного прибора, следует отсчитывать показания от положения стрелки в ее исходном положении. Так же следует поступать при наличии некоторого постоянного «фонового» сигнала измерительного прибора. Используя известные температурные зависимости длины, удельного сопротивления и т.п., можно ввести поправку, учитывающую влияние на результат измерений температуры. Систематическая составляющая погрешности ИС может быть также уменьшена введением поправок на основании сравнения показаний используемого прибора с аналогичными показаниями более точного контрольного прибора.
4. Расчет погрешности прямого однократного измерения
Погрешность результата прямого однократного измерения в первую очередь определяется погрешностью ИС. Поэтому - в первом приближении - погрешность результата измерения можно принять равной погрешности, которой в данной точке диапазона измерений характеризуется используемое средство измерения. Оцениваться должны как абсолютная, так и относительная составляющие общей погрешности результата измерения.
Рассмотрим вариант таких оценок, когда класс точности прибора указан одним числом кл (без кружка). Это число выражает в процентах предельную (максимально возможную) погрешность однократного измерения.
В этом случае абсолютная погрешность результата измерения - х, обозначаемая Δ(δ) равна:
,
где Xk – предел измерения прибора, на котором получено значение х.
Относительная погрешность измерения, обозначаемая δ(х) вычисляется (в процентах) по формуле:
γкл Хk / δ.