Методические указания к выполнению вводной лабораторной работы по курсу "Основы механики", страница 8

10

Средней относительной ошибкой eср называют отношение D аср

к acp, т.е.

eср = D а кв / acp 100 %

eкв = D а кв / acp 100 %

eвер = D а вер / acp 100 %

Для иллюстрации всего сказанного выше приведем пример.

Требуется измерить диаметр проволоки d. Десятикратное измерение с помощью микрометра дало число, занесенное в таблицу. Определим среднее арифметическое dср, найдем абсолютные ошибки (среднюю, квадратичную и вероятную). Используя значение абсолютных ошибок, найдем относительные ошибки (таблица 2).

Таблица 2

№ измерен

d, мм

|D d|, мм

D d2, мм2

№ измерен

d, мм

|D d|, мм

D d2, мм2

1

2.32

+0.02

0.0004

6

2.33

+0.01

0.0001

2

2.34

0.00

0.0000

7

2.32

+0.02

0.0004

3

2.36

+0.02

0.0004

8

2.34

0.00

0.0000

4

2.33

+0.01

0.0001

9

2.33

+0.01

0.0001

5

2.35

+0.01

0.0001

10

2.35

+0.01

0.0001

dср = 2.337 » 2.34

Ddср = 0.01 мм                                                     (1)

Ddкв =          Ö 0.0017/90     = 0.004 мм                                (2)

Ddвер =  0.6475 х 0.004=  0.003 мм                                      (3)

eср = (0.01 х100) / 2.337 =  0.4 %                                        (1 ¢)

eкв =  (0.004 х 100) / 2.337 =  0.17 %                                   (2¢)

eвер =  (0.003 х100)/2.337 =  0.13 %                                     (3¢)

d = 2.34 ± 0.01 мм                                                             (1”)

11

d = 2.337 ± 0.004 мм                                                         (2”)

d = 2.337 ± 0.003 мм                                                         (3”)

Во второй колонке таблицы помещены результаты отдельных измерений, в третьей - абсолютные ошибки отдельных измерений, в четвертой- квадраты этих величин. Далее следуют вычисленные ошибки (1), (2) и (3) и (1¢), (2¢) и (3¢) среднего результата, и наконец, показано, как должна вестись запись результата измерения искомой величины (1”), (2”) и (3”).

При числе измерений, меньшем десяти, рассчитывать квадратичную и вероятную ошибки нельзя. На этом примере видно, что средняя абсолютная ошибка дает грубую оценку результата.

В лабораторной практике иногда приходится почему-либо ограничиваться только одним измерением. Тогда погрешности оценивают, исходя из цены наименьшего деления шкалы. Так как половину деления шкалы обычно нетрудно оценить на - глаз, то ошибка измерения при помощи данного прибора не превышает половины значения одного деления.

Так, например, при измерении температуры термометром, разделенным на 0.1 оС, ошибку Dt при однократном наблюдении принимают равной ± 0.05 о.

Цену деления шкалы применяемого прибора называют точностью его; следовательно, при однократном измерении абсолютная погрешность составляет половину точности прибора.

Пусть требуется измерить атмосферное давление Р ртутным барометром, шкала которого разделена на миллиметры. Наблюдая один раз находят, что давление равно 748, 5 мм рт.ст. Принимая во внимание только что сказанное, имеем DР= 0.5 мм рт.мт. Следовательно, можно записать:

Р = 748.5 ± 0.5 мм рт.ст.

Относительная ошибка в этом случае будет невелика; действительно,

e= 0,5 х 100 / 748,5 = ± 0,06 %