- •Методичні вказівки
- •До лабораторних робіт з фізикИ
- •Механіка. Молекулярна фізика
- •Частина 1
- •1 Елементи теорії похибок
- •1.1 Основні поняття теорії похибок
- •Як правило, визначається у відсотках
- •1.2 Похибки засобів вимірювання
- •1.3 Похибки табличних величин
- •1.4 Правила округлення і виконання наближених обчислень
- •1.5 Похибки прямих вимірювань Похибки прямих вимірювань визначаються за формулою
- •1.6 Похибки непрямих вимірювань
- •1.7 Графічне відображення експериментальних результатів
- •Контрольні запитання
- •2 Elements of the theory of errors
- •2.1 Principal concepts of the theory of errors
- •2.2 Errors of instruments
- •2.3 Error of table quantities, count and rules of approximations
- •2.4 Errors of direct measurement
- •2.5 Errors of indirect measurements
- •2.6 Graph presentation of the experimental results
- •Control questions
- •3. Лабораторна робота № 1. Визначення густини тіл
- •3.1 Вступ
- •3.2 Вимірювання і визначення похибок
- •Контрольні запитання
- •4 Laboratory work № 1. Definition of a body density
- •4.1 System International units
- •4.2 Volume
- •4.3 Vernier scale
- •4.4 Micrometer screw gauge
- •4.5 Measurement of mass
- •4.6 Measurement of weight
- •4.7 Experimental Part
- •5 Лабораторна робота № 2. Визначення модуля юнга металів
- •5.1 Вступ
- •5.2 Опис установки
- •5.3 Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •6 Laboratory work № 2. Measuring of Yung modulus of metals
- •6.1 Introduction
- •6.3 Experimental device
- •6.3 Experimental part
- •Control questions
- •Literature
- •7 Лабораторна робота № 3. Визначення коефіцієнта внутрішнього тертя методом стокса
- •7.1 Опис установки
- •7.2 Теорія методу Стокса
- •7.3 Порядок виконання роботи (завдання 1)
- •7.4 Порядок виконання роботи (завдання 2)
- •Контрольні запитання
- •Список літератури
- •8 Laboratory work № 3. Measuring the coefficient of internal friction by stocks’ method
- •8.1 Theory
- •8.2 Experimental part
- •Control questions
- •9 Лабораторна робота № 4.1. Пружний удар куль
- •9.1 Коротка теорія пружного удару
- •9.2 Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 4.2. Пружний і непружний удаРи куль
- •10.1 Основні положення
- •10.2 Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Список літератури
- •11.3 Elastic impact
- •11.4 Experimental part
- •Control questions
- •Лабораторна робота № 4.3. Непружний удар тіл
- •12.1 Коротка теорія непружного удару
- •12.2 Порядок виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Рекомендована література
- •13 Laboratory work № 4.3. Inelastic impact of bodies
- •13.1 Short theory of inelastic impact
- •13.2 The sequence of performing the work
- •Control questions
- •Literature
- •Інструкція з охорони праці при виконанні робіт в лабораторії кафедри фізики
- •1 Загальні положення
- •2 Вимоги безпеки перед початком роботи
- •3 Вимоги безпеки під час виконання робіт
- •4 Вимоги безпеки після закінчення роботи
- •5 Вимоги безпеки в аварійних ситуаціях
2.1 Principal concepts of the theory of errors
We can't define the true values of a physical quantity. We can define only the interval (xmin , xmax) of the investigated quantity with some probability . For example: we can affirm, that students' height may be defined between 1.5 m and 2.0 m with probability of 0.9. Then we can prove, that students' height may be defined between 1.6 m and 1.8 m with smaller probability of 0.6 and so on. Value of this interval is called the entrusting interval. On fig.2.1 interval of quantity being investigated x is represented.
Figure 2.1
Where x is the most probable value of quantity being measured; x is the half width of the entrusting interval of the measured quantity with probability of .
Therefore we can estimate, that true value of the measured quantity may be defined as x = x x, with probability ,
or .
If a quantity x has been measured n times and x1 , x2 ,..., xn are the results of the individual measurements then the most probable measured value or the arithmetic mean is:
(2.1)
The deviation is called the accidental error (deviation) of a single measurement.
(2.2)
is called the mean accidental deviation of the measurements.
Mean root square is defined as
(2.3)
where t – Student’s constant for definite and n. The ratio of
(2.4)
is called the relative error of measurement and is usually expressed in percents:
. (2.5)
2.2 Errors of instruments
Absolute error of instrumental is a deviation
, (2.6)
where a is an index of an instrument; X is the true value of the quantity measured. Typically is quantity of the instruments minimum value scale. For example: the ruler error is = 1 mm.
Relative error of the measurement is the ratio of
. (2.7)
It is usually expressed in percent
. (2.8)
Brought error of the measurement or precision class is the ratio
, (2.9)
expressed in percent. D is maximum value on the instrument scale.
For example: electric current is measured by the instrument with interval 0 ÷ 1 A, precision class is 0.5. This means, that D = 1 A, = 0.5 %, and
.
If the instrument shows 0.3 A, then
.
2.3 Error of table quantities, count and rules of approximations
1. The error of table quantity is defined as
, (2.10)
where, α is probability; v is half price of category from last significance figure in table quantity. For example: quantity may be 3.14. In this case v = 0.005 and
.
If quantity is 3.141 and v = 0.0005 then
and so on.
2. Error of count may occur when we measure quantity by an instrument. Typically, the error of count is half price of minimum value of instruments scale. For example a ruler has error of count vl=0.5 mm.
3. Rules of approximation: quantity x may be approximated only to two significant figures, if the first significant figure is 1 or 2. In other cases, the quantity is approximated only to one significant figure. For example: x = 0.01865, approximated quantity is 0.019; x = 0.896, approximated quantity is 0.9 and so on.