Лабораторная работа №1 Измерения физических величин. Расчет погрешности измерений

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Измерения физических величин. Расчет погрешности измерений
Измерения физических величин различными приборами и вычисления искомых параметров по рабочим формулам. Как правило, нельзя выполнять точно. Эти процессы всегда сопровождаются определёнными погрешностями (ошибками). Погрешности связаны с неточностью показаний измерительных приборов и рабочих формул, несовершенством органов чувств у человека (зрения, слух и. т. д.). Погрешности разделяются на систематические и случайные, а также промахи (грубые ошибки).
С истематические ошибки связаны с неисправностью приборов, неправильной их установкой, отсутствием учета внешних факторов, оказывающих влияния на результаты измерений. Систематические ошибки легко исключаются путём анализа работы, правил установка приборов и
Рис.1. Щтангенциркуль
методов наблюдения. Систематическую ошибку можно устранить путём внесения поправки в полученный результат.
Случайные ошибки связаны с неточностью приборов, несовершенством
методом измерений. Не внимательностью исполнителя и временными отклонениями измерительных приборов (рис.1,2) от нормы (тряска прибора, старения материала прибора, отклонения напряжения в электрической сеты т.д.). Случайные ошибки исключить невозможно, их можно лишь рассчитать с помощью математического аппарата и учесть при нахождении искомой величины.
Промахи зависят только от исполнителя и, значительно отличаются от средней величины измеряемого параметра. Промахи должны быть исключены из результата.

Рис.2. Микрометр.

В рядовых измерениях значение, близкое к действительному. Определяется многократным повторением измерения, нахождения среднего значения и путём учёта погрешностей. Различают абсолютную и относительную погрешность
Абсолютной погрешностью измеряемой величины называется разность между модулями ее действительного значения показаниями данного прибора.
Если же определяется неизвестная физическая величина, увеличение точности измеренной достигается повышением статистики, т.е. набором большого числа данных. Для этого каждое измерения повторяется не менее трёх раз, абсолютная погрешность находится как разность между модулями среднего арифметического значения из многократных измерений и каждым единичным измерением. В этом случае за действительное значение искомой величины принимают среднее из трёх измерений
(1).
Тогда абсолютная погрешность для каждой серии измерений будет

(2)


Абсолютной погрешность характеризует качество единичного измерения. Средняя арифметическая величина абсолютной погрешности определяется по формуле
(3)
Однако средняя арифметическая величина абсолютной погрешности не характеризует точности измерения количественно.
Точност проведенных измерений характеризуется относителной погрешностью. Она находится как отношение среднего арифметического значения абсолютной погрешности к среднему значению из единичных измерений и выражается в процентах:

В зависимости от важности измеряемого параметра относителная погрешность принимается до 3-5%.

Контрольные вопросы.

1. 
   Что называют измерений физических величин и виды измерений?
   
2. 
   Что называют погрешностью измерений и виды погрешностей?
   
3. 
   Что называют случайной погрешностью и формула его определения?