53

МІНІСТЕРСТВО ТРАНСПОРТУ УКРАЇНИ

Дніпропетровський національний університет

залізничного транспорту імені академіка В.Лазаряна

Кафедра фізики

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ФІЗИЧНОГО ПРАКТИКУМУ

Частина 1

МЕХАНІКА

Укладачі:

О.М. Гулівець М.Д. Волнянський Л.Г. Ломоносова Е.П. Штапенко

Дніпропетровськ 2004 Укладачі: о.М. Гулівець, м.Д. Волнянський, л.Г. Ломоносова, е.П. Штапенко

УДК 53/057.8/К.61

Методичні вказівки до фізичного практикуму. Частина 1. МЕХАНІКА /Дніпропетр. національн. ун-т залізничн. трансп.; Укл.: О.М. Гулівець, М.Д. Волнянський, Л.Г. Ломоносова, Е.П. Штапенко / Дніпропетровськ, 2004.- 60с.

Методичні вказівки призначаються для студентів 1 та 2 курсів технічного університету усіх спеціальностей. Вони вміщують загальні вимоги до лабораторного практикуму, основи теорії помилок, описання вимірювальних приладів і порядок виконання лабораторних робіт. Запропонований лабораторний практикум відрізняє циклічний тематичний характер, наближений до лекційного курсу. Лабораторні роботи орієнтовані на перевірку фізичних законів, експериментальне вимірювання фізичних величин та порівняння їх з теоретично розрахованими значеннями.

Друкується за рішенням кафедри.

Рецензенти: проф., д. ф.-м. наук В.В. Клименко (ДНУ)

доц., канд. техн. наук С.А. Гришечкін (ДІІТ)

Редактор Т.В. Мацкевич

Підписано до друку 05.06.2004. Формат 60х84 1/16. Папір для множних апаратів. Ризограф. Ум-друк. арк. 4,2. Обл.-видавн. арк. 4,0. Тираж 500 прим. Зам. №3980. Видавн. №37. Безкоштовно.

Видавництво Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту

ДК № 1315 від 31.03.2003.

Адреса видавництва та дільниці оперативної поліграфії:

49010, вул. Акад. В. А. Лазаряна, 2, Дніпропетровськ, 10.

Введення

Прогрес науки і техніки багато в чому визначається розвитком фізики. Тому поліпшення фізико-математичної підготовки студентів вузів є першорядним завданням.

Велику роль у вивченні фізики відіграє фізичний практикум. У лабораторіях студенти самостійно проводять експериментальні навчальні дослідження, одержують необхідні навики, вчаться користуватися сучасними приладами та обладнанням, осмислюють явища, за якими спостерігають, обробляють отримані результати і роблять висновки. Все це необхідно для засвоєння спеціальних дисциплін у наступній виробничій діяльності.

Методичні вказівки до фізичного практикуму призначені для студентів молодших курсів усіх спеціальностей. Практикум (частина 1) містить: введення в теорію помилок і опис лабораторних робіт з механіки.

У кожному лабораторному завданні наведені короткі теоретичні відомості, опис лабораторного пристрою і методу виміру, а також порядок виконання роботи.

Усі розрахунки рекомендується робити в SІ, користуючись правилами наближених обчислень. Графік краще будувати на міліметровому папері.

1. Вимір фізичних величин. Точність вимірів

Вивчення фізичних явищ супроводжується вимірами фізичних величин, що характеризують певні сторони і відносини предметів чи явищ. Вимір фізичної величини являє собою процес, у результаті якого експериментально встановлюється, у скільки разів величина, яка вимірюється, відрізняється від відповідної величини, прийнятої за одиницю виміру.

Розрізняють два види вимірів: прямі і непрямі. Прямі виміри – це виміри, результат яких безпосередньо дає шукану величину. Наприклад: вимір довжини лінійкою, штангенциркулем, мікрометром, інтерферометром, лазерними далекомірами; вимір проміжків часу за допомогою годинників, секундомірів, частотомірів, осцилографів; вимір температури термометрами, термопарами і т.ін.

Непрямі виміри – це такі виміри, при яких шукана величина визначається з результатів прямих вимірів інших величин, що зв'язані із шуканою величиною визначеною залежністю.

Через недосконалість вимірювальної апаратури, неповноту наших знань виникають труднощі в обліку всіх побічних явищ, що отримані в результаті виміру значення фізичної величини і відрізняється від її справжнього значення, тобто результат виміру завжди містить деяку похибку.

Розрізняють точність вимірювального приладу і точність виміру. Точність вимірювального приладу (зазначена на приладі) залежить від його конструкції і характеризується ціною розподілу (ціною розподілу називається значення найменшого розподілу шкали приладу). За допомогою вимірювального приладу можна робити вимір з похибкою, рівною половині ціни розподілу. При цьому варто керуватися правилами:

1. Вимірюючи за допомогою приладу деяку величину, ми не можемо зробити похибку меншою від тих, що визначаються точністю вимірювального пристрою.

2. Не можна чекати від вимірів більшої точності, ніж це необхідно для вирішення поставленої задачі.

3. При використанні табличних величин їх варто округляти таким чином, щоб їхня точність не перевищувала точності вимірюваних величин.

Після закінчення вимірів приступають до обчислення шуканої величини. Точність обробки числового матеріалу повинна бути погоджена з точністю вимірів.

Обчислення, зроблені з більшою, ніж це необхідно, кількістю десяткових знаків, вимагають зайвих витрат і створюють помилкове враження про більшу точність вимірів. Варто керуватися такими правилами:

Всі отримані величини перед постановкою у формули округляють за правилами наближених обчислень, тобто число, що виражає результат, пишуть так, щоб у ньому всі значущі цифри, крім останньої, були правильні.

У проміжних діях треба зберегти дві сумнівні цифри, що дає можливість точніше округляти остаточний результат.

Похибка характеризує останню значущу цифру обумовленої величини, тому в результаті варто обмежитися однією значущою цифрою і лише при дуже точних вимірах – двома.