Процесс любого измерения считается полностью завершенным, когда указаны абсолютная и относительная погрешности результата измерения.
Погрешности измерений в соответствии с причиной их возникновения классифицируются на случайные, систематические и промахи.
Результаты повторных измерений одной и той же величины, проведенных с одинаковой тщательностью и в одинаковых условиях, всегда несколько отличаются друг от друга. Нельзя обеспечить одинаковость условий при повторных испытаниях. Нельзя устранить трение в оси, влияние потоков воздуха, одновременность начатия всех опытов и т. д. Погрешности, возникающие из-за таких причин, называют случайными.
Погрешности связанные с влиянием измерительных приборов на исследуемые процессы называют систематическими.
Промах – погрешность, которая существенно превышает систематические и случайные погрешности. Причинами промахов обычно являются ошибки наблюдателя, неисправность средств измерений. Промах обычно возникает при проведении первого опыта.
Введем следующие обозначения:
А, В, С, …- физические величины.
Аизм- приближенное значение физической величины, т. е. значение, полученное путем прямых или косвенных измерений.
DА – абсолютная погрешность измерения физической величины, показывает, на сколько можно ошибиться при измерениях физической величины.
e - относительная погрешность измерения физической величины, равная *100%, определяет качество измерения. Показывает, какую часть абсолютная погрешность составляет от измеренного результата.
DиА – абсолютная инструментальная погрешность, определяемая конструкцией прибора (см. табл.1)
DоА – абсолютная погрешность отсчета (получающаяся от недостаточно точного отсчета показаний средств измерения). Она равна в большинстве случаев половине ценыделения; при измерении времени – цене деления секундомера или часов.
Прямые измерения.
Максимальная абсолютная погрешность прямых измерений складывается из абсолютной инструментальной погрешности и абсолютной погрешности отсчета при отсутствии других погрешностей:
ΔА= DиА+DоА (таблица 1). e = 100%
Абсолютная погрешность измерения обычно округляют до одной значащей цифры
( DА = 0,17 = 0,2); численное значение результата измерений округляют так, чтобы его последняя цифра оказалась в том же разряде, что и цифра погрешности (А=10,332=10,3).
При выполнении школьных лабораторных работ необходимо определять максимальные погрешности измерения физических величин. При этом для получения результата достаточно одного измерения.
Абсолютные инструментальные погрешности средств измерений.
Таблица 1
№ п/п | Средства измерений | Предел измерения | Цена деления | Абсолютная инструментальная погрешность |
Линейка ученическая | До 50 см | 1 мм | 1 мм | |
Лента измерительная | До 150 см | 0,1см | 0,2 см | |
Измерительный цилиндр | До 250 см3 | 2 см3 | 2 см3 | |
Штангенциркуль | До 150 мм | 0,1 мм | 0,05 мм | |
Микрометр | 25 мм | 0,01 мм | 0,005 мм | |
Динамометр учебный | 4 Н | 0,1 Н | 0,05 Н | |
Весы учебные | 200 г | -- | 0,1 г | |
Секундомер | 0- 30 мин | 1 с | 1 с за 30 мин | |
Барометр – анероид | 720 – 780 мм рт. ст. | 1 мм рт. ст. | 3 мм рт. ст. | |
Термометр лабораторный | 0 – 1000 С | 10С | 10С | |
Амперметр школьный | 2 А | 0,1А | 0,05А | |
Вольтметр школьный | 6В | 0,2В | 0,15В |
Косвенные измерения.
Относительная погрешность косвенных измерений определяется так, как показано в таблице 2. Сначала определяется относительная погрешность используя табл.2, а затем определяется абсолютная погрешность косвенных измерений по формуле DА = Аизм*e (ε выражается десятичной дробью).
Таблица 2.
№ п/п | Формула физической величины | Формула относительной погрешности |
А=ВСD | e = | |
А= | Та же что и выше | |
А=В±С | e = | |
A = B*(C – D) | ||
А=Вk*С*Dn | e = | |