Ошибки измерений

Объекты природы обладают многочисленными свойствами. Этих свойств можно характеризовать количественно. Например, медный провод обладает: длиной, поперечным сечением, электрическим сопротивлением, массой, цветом, электропроводностью, твердостью, разрывным удлинением, разрывной прочностью и т.д. Сравнения значение характеристики объектов с величинами эталона называется измерением. Различают два вида измерений: прямые и косвенные. При прямом измерений, прибор градуирован с эталоном. При косвенном измерении, после измерения необходимый параметр вычисляется при помощи соответствующей формулы.

Всякое измерение сопровождается ошибкой. Ошибки возникают по причине низкой точности измерительных приборов, несовершенство органов чувств экспериментатора, не однотипности исследуемых объектов, не соблюдением условий опыта и т.д. Экспериментаторы стремятся получить результаты измерение близкое к истинному значению. Истинное значение измеряемых величин – это среднее арифметическое значений определяемое по формуле:

,

где n – число измерений.

Различают абсолютную и относительную ошибку. Средняя абсолютная ошибка определяют по формуле:

.

Относительную ошибку определяют по формуле: .

В зависимости от причины возникновения ошибку делят на систематические, случайные и приборные. Систематические ошибки обуславливаются повторяющими факторами при многократном повторении измерений. Они возникают из-за неточности метода, не однотипности объекта исследования, не устойчивости условий проведения эксперимента. Систематические ошибки отклоняют результаты измерения в ту или иную сторону от среднего значения.

Случайные ошибки возникают не регулярно. Они обусловлены случайными факторами. Например, изменением напряжения в сети, дефектность образцов, колебания температур и т.д. От случайных ошибок нельзя избежать. Случайные ошибки подчиняются законами теории вероятностей. С помощью теории вероятности, можно уменьшить влияние случайных ошибок. Закон распределение случайных ошибок – это закон Гаусса показывает, что малые ошибки встречаются чаще, ошибки разных знаков встречаются одинаково. Теория случайных ошибок позволяет определить наиболее вероятные значения измеряемых величин.

Приборные ошибки – это точность измерительных приборов. Принято семь классов точности измерительных приборов: 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5 и 4.0. Эти цифры показывают величину относительной ошибки в процентах. Чем больше точность измерительных приборов, тем больше число делений на шкале. Современные измерительные приборы позволяют определить расстояние от минимального 10^{-18 м до максимального 1026 м. Расстояния 1026 м – это радиус Метагалактики. Время измеряется от 10-23} с до 10¹⁰ лет. Отношением перемещения стрелки к изменению измеряемой величины называется чувствительность прибора: S=∆L/∆A. Величина обратная чувствительностью прибора называется ценою деления прибора: k=1/S=∆A/∆L.