Методические указания к выполнению вводной лабораторной работы по курсу "Основы механики", страница 2

18

Экспериментальные точки наносят на координатную сетку в виде кружков с точкой посередине или в виде крестиков. Масштабы величин должны быть выбраны так, чтобы кривая не получилась слишком растянутой вдоль одной из осей. Очень часто наблюдается разброс точек, обусловленный погрешностями измерений. Кривую в этом случае надо проводить не     через точки, а между ними так, чтобы кривая была плавной и возможно меньше отклонялась от экспериментальных точек. Для определения ошибок при измерении силы тока и напряжения нужно знать точность измерительных приборов - амперметра и вольтметра.

Согласно ОСТ 40008 точность измерительного прибора характеризует его класс, который указывается на шкале.

Точность измерительного прибора (класс) числено равна величине ошибки, которая обычно выражается в процентах от  полного значения шкалы; эта ошибка остается постоянной по всему пределу измерения.

Пример. Вольтметр на 150 в, класс 0.2. Это значит, что его ошибка равна 0.2 % от 150 в т.е. 0.3 в.

Если вольтметр показывает 50 в, то

V₁ = 50 в ± 0.3 в

Если показания равны 120 в, то

V₂ = 120 в ± 0.3 в.

Относительная ошибка в первом случае

e₁ = D V / V₁ = 0.3 / 50 х 100 = 0.6%

во втором 

e₂ = D V / V₂ = 0.3/120 х 100 = 0.25 %

Второе измерение точнее первого (e₂< e₁) , вследствие этого при измерениях необходимо подбирать приборы так, чтобы отклонения стрелки были достаточно большими, т.е. не пользоваться градуировкой в начале шкалы.В лабораторной практике чаще всего употребляются приборы класса 1, это значить, что погрешность его показаний равна 1 % от предельного значения измеряемой величины, на которое рассчитан прибор.

17

выходить за пределы точности наименее точно определяемой величины.(Точность  характеризуется относительной погрешностью). Однако необходимо обратить внимание на величины, входящие в расчетную формулу в степени больше единицы; их надо измерять с возможно большей точностью.При окончательном расчете определяемой величины числовой результат должен оканчиваться тем же разрядом цифр, какой имеет абсолютная ошибка.Чтобы не делать лишних вычислений при подсчете результата, очень целесообразно найти относительную ошибку до окончательного расчета самой величины, это дает возможность прекратить вычисления на соответствующей цифре.Складывая или вычитая неточные числа, нужно слагаемые округлить до того разряда цифр, который имеет менее точное число. Например, нужно сложить : 26.871 см и 5.6 см. Вместо этого складываем: 26.9 + 5.6 = 32.5 см.Умножая неточные числа, нужно множители округлять до того порядка , какой имеет наименее точное число; в произведении ограничиваться этим порядком. Например, вместо умножения 8.23 на 2.1 будем иметь: 8.2 х 2.1 =17.2.Того же правила придерживаться при делении. Например, деля 25.3 на 5.287, округляя, будем иметь 25.3 : 5.3 = 4.8.Если в расчетную формулу входят математические или физические константы, то необходимо разобраться, какое количество десятичных знаков следует принять в расчет.В одном из приведенных выше примеров мы уже сталкивались с числом p ; приняв значение p за 3.14, будем иметь Dp = 0.0016 » 0.002, следовательно, относительная ошибка будет порядка 0.06 %, что во многих случаях превышает точность физических измерений.Очень часто в расчетную формулу, определяющую искомую величину, входят такие величины, значения которых берутся из таблиц. Абсолютную ошибку каждой такой величины принимают равной пяти единицам знака, следующего за последней значащей цифрой. Например, при использовании табличного значения удельной теплоемкости меди  с = 0.404 кДж/ кг  град, абсолютную ошибку считают равной Dс = 0.005 кДж/к г град.Если опыт повторяется несколько раз, рекомендуется рассчитать искомую величину (хотя бы приблизительно) после первого опыта. Результат этого подсчета может указать на наличие неправильности хода опыта, которую, конечно, надо удалить.При вычислении конечного результата нужно  находить как относительную, так и абсолютную ошибки.

При появлении физической закономерности, установленной во время опыта, часто интересно ее изобразить графически.

Графики большей частью строят в прямоугольных координатах, откладывая по оси абсцисс значение переменной величины, по оси координат - ее функцию. Для построения графика нужно достаточно большое число экспериментальных точек.