Фізичні виміри та принципи опрацювання їхніх результатів
Раціонального використання і охорони водних ресурсів
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
ДО ВИКОНАННЯ
РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНИХ РОБІТ
З МЕТРОЛОГІЇ
(для студентів усіх спеціальностей)
ЗАТВЕРДЖЕНО
На засіданні кафедри ВВ РВ і ОВР
Протокол № 4 від 30.11.2012 р.
На засіданні Ради Інституту міського будівництва та охорони навколишнього середовища
Протокол № 4 від 18.12.2012 р.
м. Макіївка – 2013 р.
УДК 53 (076. 5)
Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічних робіт з метрології (для студентів усіх спеціальностей)./ В.І. Нездоймінов, Л.Г. Зайченко, В.С. Рожков, М.М. Голоденко.– м. Макіївка: ДонНАБА, 2013. – 63 с.
Посібник містить короткі методичні вказівки з опрацювання результатів експерименту. Викладені рекомендації спираються на основні закони теорії ймовірностей та математичної статистики. Докладно розглянута послідовність дій, що дозволяють осмислено і раціонально виконувати всі етапи опрацювання і подання експериментальних даних, а також оцінити похибки результатів вимірів. Конкретні приклади обробки результатів прямих і непрямих вимірів з використанням табличного процесора MS Excel або калькулятора допоможуть студентам засвоїти послідовність дій, здійснюваних при опрацюванні експериментальних даних. Даються також методичні рекомендації з наближених обчислень. Наводяться завдання розрахунково-графічних робіт із тем: «Похибки прямих вимірювань», «Похибки непрямих вимірювань», «Апроксимація методом найменших квадратів». Кожне з трьох завдань містить 100 індивідуальних варіантів, номери яких відповідають двом останнім цифрам номера залікової книжки студента. У тексті посібника містяться питання самоконтролю та відповіді на них із коментарями.
Методичні вказівки призначені для студентів усіх спеціальностей, що вивчають курс метрології. Вони будуть також корисними для опрацювання результатів лабораторного експерименту при вивченні природничих та технічних дисциплін.
Рецензент: А.Я Найманов, д-р техн. наук, професор, (Донбаська національна академія будівництва і архітектури).
Відповідальний за випуск: Л.Г. Зайченко
1. ОСНОВИ ТЕОРІЇ ПОХИБОК
Фізичні виміри та принципи опрацювання їхніх результатів
Положення і висновки природничих та технічних наук безпосередньо пов’язані з експериментом. У точних науках результат експерименту найчастіше являє собою сукупність деяких чисел – числових значеньфізичних величин. Ці значення входять у математичні формули, що встановлюють зв’язки між фізичними величинами і явищами природи. Одне з завдань метрології – навчитися правильно вимірювати фізичні величини і осмислено використовувати числові значення у формулах.
Вимірювання фізичної величину– цепорівняння її з однорідною величиною, прийнятою за одиничну. Одиниці виміру вибираються довільно, але якщо вже вони обрані, то мають залишатися незмінними в межах обраної системи одиниць. Вимірювання виконуються в процесі експерименту за допомогою спеціальних технічних засобів – вимірювальних приладів.
Похибка окремого вимірювання– це різниця між істинним значенням 
вимірюваної величини і результатом 
окремого ( 
го) вимірювання:
 .
| (1) |
Ніякий вимір не може бути виконаний абсолютно точно, і його результат завжди містить похибку. Це пов’язане з недосконалістю органів чуттів людини, відсутністю абсолютно точних вимірювальних приладів, недосконалістю методики вимірів і таке інше (хоча кожен з цих впливів можна зробити досить малим). Варто мати на увазі, що чим точніше потрібно зробити вимір, тим важче цього досягти. Тим дорожчими будуть прилади і тим більше часу витрачатиметься на вимірювання. Тому не треба вимагати від вимірів більшої точності, ніж це необхідно в умовах поставленої задачі. Зайвою точністю захоплюватися не варто, але треба прикладати максимум зусиль для досягнення необхідної точності. В історії науки є приклади, коли відкриття відбувалися в результаті збільшення точності вимірів. Так, наприклад, підвищення точності вимірювання густини води привело в 1932 р. до відкриття важкого ізотопу водню – дейтерію, незначний вміст якого у звичайній воді трохи збільшує її густину.
Прямими вимірюваннями називають вимірювання, результат яких отримуємо безпосередньо в досліді, без будь-яких додаткових обчислень (наприклад, вимірювання довжини рулеткою або лінійкою, часу – секундоміром, температури – термометром, об’єму витраченої води – водоміром). Непрямими вимірюваннями називають вимірювання, результат яких отримуємо обчисленнями за певною формулою, підставляючи в неї значення інших величин, отриманих у процесі прямих вимірювань (наприклад, визначення витрати 
за безпосередньо виміряними значеннями об’єму W води, що пройшла через водомір за час t).
ПИТАННЯ САМОКОНТРОЛЮ 1. Чи є прямим вимірюванням визначення густини речовини на основі вимірювань лінійних розмірів тіла і його маси?
Відповідь: ТАК – дивись коментар 1, НІ – коментар 9.
ПИТАННЯ САМОКОНТРОЛЮ 2. Чи є визначення маси тіла на терезах непрямим вимірюванням?
Відповідь: ТАК – дивись коментар 17, НІ – коментар 24.