Вимірювання

ВИМІРЮВАННЯ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН ТА ЇХ ОБРОБЛЕННЯ

Фізика є наукою експериментальною. Це означає, що фізичні закони встановлюються та перевіряються шляхом накопичення та зіставлення експериментальних даних. Результати фізичних експериментів найчастіше подаються набором чисел, що знаходять за допомогою вимірювань.

Вимірювання – процес порівняння фізичної величини досліджуваного об’єкта з подібною фізичною величиною, що взята за одиницю вимірювання. У результаті вимірювання встановлюється, у скільки разів досліджувана фізична величина більша або менша за відповідну одиницю вимірювання.

Під час вимірювання будь-якої величини ми, як правило, ніколи не отримуємо справжнього (абсолютно точного) значення. Причиною цього є недосконалість вимірювальних приладів та методів вимірювань, вплив умов вимірювань, індивідуальні властивості людини та інші чинники. Через це вимірювання виконується з деякою похибкою, а отже, кожний результат вимірювання не можна наводити просто у вигляді одного числа. Обов'язково необхідно також з’ясовувати, якою є при цьому похибка вимірювань. Розрізняють абсолютні та відносні похибки вимірювань.

Абсолютною похибкою вимірювання називають відхилення результату вимірювання від справжнього значення :

. (1.1)

Далі буде показано, яким чином ми будемо визначати справжнє значення фізичної величини .

Якість вимірювання характеризують відносною похибкою. Відносною похибкою називають відношення абсолютної похибки вимірювання до справжнього значення величини :

. (1.2)

Часто відносну похибку виражають у відсотках:

. (1.3)

Чим меншою є відносна похибка, тим більш точним є вимірювання фізичної величини. Наприклад, вимірювання діаметра вала діаметром 50 мм з абсолютною похибкою 1 мм вважається дуже неточним ( ). Проте вимірювання відстані до Місяця з абсолютною похибкою приблизно 1 км можна вважати достатньо точним ( ).

Усі вимірювання можна поділити на дві групи: прямі та непрямі.

Прямими називають вимірювання, результат яких може бути отриманий безпосередньо з експерименту. Прикладом такого вимірювання є знаходження довжини за допомогою лінійки.

Непрямими називаються вимірювання, під час яких шукане значення величини знаходять на підставі відомої залежності між цією величиною та величинами, що піддаються прямим вимірюванням. Наприклад, густина тіл циліндричної форми визначається за формулою

, (1.4)

де , і знаходять за результатами прямих вимірювань.