Знакомство с методами измерения физических величин и методикой обработки результатов измерений

Лабораторная работа

Знакомство с методами измерения физических величин и методикой обработки результатов измерений

Цель: ознакомится с теоретическими сведениями по методам обработки результатов измерений и применить рекомендуемую методику к конкретным измерениям.

Приборы и оборудование: исследуемый образец, масштабная линейка, штангенциркуль, микрометр, технические весы, разновес.

Указание по технике безопасности: Перед началом лабораторного практикума необходимо пройти общий инструктаж по технике безопасности и строго придерживаться всех указаний инструкции. При пользовании инструментами соблюдать аккуратность.

1. Теоретические сведения.

1.1. Введение. Измерение. Аттестация результатов измерений.

Практическая деятельность инженера-исследователя, естествоиспытателя неразрывно
связана с постановкой разного рода экспериментов, в ходе которых воспроизводится
интересующая проблемная ситуация и на основе определенной приборной базы составляется её
количественная характеристика. Измерения - не менее ответственная часть эксперимента, чем его
постановка. В процессе измерения наблюдаемые     непосредственно параметры функционирования

системы или характеристики тел сравниваются с эталонами, и на основании такого сравнения измеряемой величины присваиваются определённые значения.

Информация, полученная в процессе проведения эксперимента, должна быть состоятельной, т.к. при проведении важных ответственных экспериментов она являются значимой как в научном, так и в социальном отношении. В связи с этим, результаты, полученные в процессе эксперимента, должны быть соответствующим образом аттестованы (это всё равно, что присвоить сертификат качества).

Аттестацию результатов проведённого эксперимента задают в виде двух цифр:

а) указание доверительного интервала измеряемой величины;

б) указание доверительной вероятности результата.

Ниже даются разъяснения, как понимать аттестацию результата и каковы её принципы.

1. 2. Классификация измерений и ошибок измерений.

В практике эксперимента встречаются измерения двух типов: прямые и косвенные. При прямых измерениях определяемая величина считывается со шкалы прибора, при косвенных определяемая величина рассчитывается по формуле на основе других известных измеряемых величин.

Любой реально мыслимый эксперимент строится на определённом материальном фоне: приборное оборудование, погодно-климатические условия, вибрации, различного рода помехи и т.д. Внешние условия эксперимента не воспроизводятся, они носят случайный характер.

С этой точки зрения любой результат измерения имеет характер случайной величины и является объектом рассмотрения специальной научной отрасли - теории вероятности и математической статистики. Основным понятием этой теории является понятие случайного

события. Под случайным понимается событие, которое может произойти, а может и не произойти в данной ситуации, поскольку обстоятельства, в которых протекает событие не определяют его течения. Например, вы подбрасываете вверх монету, сбрасывая её так, что она совершает беспорядочное вращение. Выпадение "орла" или "решки" - событие случайное. Предметом науки являются массовые однородные события, при этом в теории понятие события трактуется значительно шире, чем в быту. Случайное событие может заключаться в том, что какой-либо параметр или величина могут принять то или иное значения.

Случайные величины могут иметь дискретный или непрерывный характер. Например, число поступивших на телефонную станцию вызовов -  дискретная случайная величина, а скорость молекулы газа – непрерывная случайная величина.

1.3.  Вероятность события.

Количественной мерой реализации случайного события является его вероятность. К этому можно придти следующим образом. Пусть N - полное число независимых, равновозможных испытаний, в процессе которых искомое событие наступает n раз: тогда вероятностью события Р называется величина, определяемая следующим образом: