Головна ⇒ 📌Фізика ⇒ ТОЧНІСТЬ ВИМІРЮВАННЯ. МІЖНАРОДНА СИСТЕМА ОДИНИЦЬ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН

ТОЧНІСТЬ ВИМІРЮВАННЯ. МІЖНАРОДНА СИСТЕМА ОДИНИЦЬ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН

Розділ 1 ФІЗИКА ЯК ПРИРОДНИЧА НАУКА. ПІЗНАННЯ ПРИРОДИ

&5. ТОЧНІСТЬ ВИМІРЮВАННЯ. МІЖНАРОДНА СИСТЕМА ОДИНИЦЬ ФІЗИЧНИХ ВЕЛИЧИН

Виконання лабораторних робіт пов’язане з вимірюванням різних фізичних величин і подальшою обробкою результатів. Одержані результати в ході будь-якого фізичного експерименту завжди міститимуть певні похибки (будуть неточними), оскільки вимірювання практично неможливо провести з абсолютною точністю.

Вимірювання – знаходження значення фізичної величини дослідним шляхом за допомогою засобів вимірювань.

Прямі

вимірювання – знаходження значення фізичної величини безпосередньо засобами вимірювання.

Непрямі вимірювання – знаходження значення фізичної величини за формулою, що пов’язує її з іншими фізичними величинами, які визначають прямими вимірюваннями.

Позначимо фізичну величину літерою А.

Анаб – наближене значення фізичної величини, тобто значення, знайдене за допомогою прямих або непрямих вимірювань.

∆А – абсолютна похибка вимірювання фізичної величини.

Абсолютні інструментальні похибки засобів вимірювання

№ п/п	Засоби вимірювання	Межа вимірювань	Ціна поділки	Абсолютна інструментальна похибка (М)
1	Лінійка учнівська	До 50 см	1 мм	± 1 мм
2	Вимірювальний циліндр	До 250 мл	1 мл	± 1 мл
3	Штангенциркуль	150 мм	0,1 мм	± 0,05 мм
4	Мікрометр	25 мм	0,01 мм	± 0,005 мм
5	Динамометр Навчальний	4 Н	0,1 Н	± 0,05 Н
6	Терези навчальні	200 г	–	± 0,01 г
7	Секундомір	0-30 хв	0,2 с	± 1 с за 30 хв
8	Термометр Лабораторний	0-100 °С	1 °С	± 1 °С
9	Барометр-анероїд	720-780 мм рт. ст.	1 мм рт. ст.	± 3 мм рт. ст.

∆ВА – абсолютна похибка відліку (унаслідок не досить точного знімання показів засобами вимірювання). Вона дорівнює здебільшого половині ціни поділки; а коли вимірюють час – ціні поділки секундоміра або годинника.

Максимальна абсолютна похибка прямих вимірювань – це сума абсолютної інструментальної похибки й абсолютної похибки відліку:

∆А = ∆1А + ∆ВА.

Абсолютну похибку вимірювання зазвичай округлюють до однієї значущої цифри (∆А = 0,17 ≈ 0,2); числове значення результату вимірювань округлюють так, щоб його остання цифра була того самого розряду, що й цифра похибки (А = 10,332 ≈ 10,3).

Для повної характеристики вимірювань вводиться відносна похибка:

ε = .

У 1960 р. Одинадцятою генеральною конференцією з мір і ваги було прийнято Міжнародну систему одиниць фізичних величин (СІ), щоб замінити існуючі на той час системи одиниць і спростити користування ними.

Основними одиницями фізичних величин є 7 величин (табл. 1).

Основні фізичні величини

Таблиця 1

Величина	Одиниця
Назва	Позначення	Назва	Позначення
Українське	Міжнародне
Довжина	L	Метр	М	M
Маса	Т	Кілограм	Кг	Kq
Час	І	Секунда	С	S
Сила струму	І	Ампер	А	А
Температура	Т T	Кельвін Градус Цельсія	К °С	К °С
Сила світла	J	Кандела	КД	Kd
Кількість речовини	V	Моль	Моль	Mol

Крім основних одиниць, у фізиці використовують також кратні й частинні одиниці (табл. 2).

Таблиця 2

Одиниця	Префікс	Позначення	Множник
Трильйон	Тера	Т	1012 = 1 000 000 000 000 109 = 1 000 000 000 106 = 1 000 000 103 = 1 000 102 = 100 101 = 10 100 = 1 10-1 = 0,1 10-2 = 0,01 10-3 = 0,001 10-6 = 0,000001 10-9 = 0,000000001 10-12= 0,000000000001
Мільярд	Гіга	Г
Мільйон	Мега	М
Тисяча	Кіло	К
Сто	Гекто	Г
Десять	Дека	Да
Одна десята	Деци	Д
Одна сота	Санти	С
Одна тисячна	Мілі	М
Одна мільйонна	Мікро	Мк
Одна мільярдна	Нано	Н
Одна трильйонна	Піко	П

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1. Що таке точність вимірювання?

2. Коли було прийнято Міжнародну систему одиниць фізичних величин (СІ)?

3. Які одиниці фізичних величин прийнято за основні?

4. Які ви знаєте кратні й частинні одиниці?

Лабораторна робота № 2

Вимірювання об’єму твердих тіл, рідин і сипких матеріалів

Мета роботи: навчитися вимірювати об’єм твердих тіл, рідин і сипких матеріалів.

Прилади і матеріали: тіло правильної форми, тіло неправильної форми, посудини різного об’єму, сипкі матеріали (пшоно, горох, гречка тощо), лінійка з міліметровими поділками, мензурка, вимірювальний циліндр, мірна склянка (побутова).

Хід роботи

1. Визначте ціну поділки шкали лінійки Сл, мензурки См, вимірювального циліндра Свц.

2. Виміряйте лінійкою довжину, ширину і висоту тіла правильної форми. За формулою V = abc визначте його об’єм.

3. У мензурку або вимірювальний циліндр налийте води. Зафіксуйте її об’єм V1. Візьміть тіло неправильної форми і занурте його повністю у воду. Зафіксуйте об’єм води з тілом неправильної форми V2. Визначте об’єм зануреного тіла V = V2 – V1.

4. Налийте по черзі води в кожну з посудин, а потім за допомогою мензурки (вимірювального циліндра) виміряйте їх об’єми: V1, V2, V3 і т. д.

5. У мензурку насипте пшона (гречки, гороху). Налийте в мензурку з пшоном (гречкою, горохом) води так, щоб вона повністю його покрила. Зафіксуйте об’єм води з пшоном (гречкою, горохом) V2. Обережно злийте воду у вимірювальний циліндр, виміряйте її об’єм V1 Визначте об’єм пшона (гречки, гороху) V = V2 – V1.

6. Усі результати вимірювання запишіть у вигляді V = (V0 ± ∆F).

7. Розгляньте мірну склянку (побутову). З’ясуйте, які шкали на ній нанесено. Об’єм яких речовин можна виміряти за її допомогою?

Для допитливих

1. За допомогою мензурки, яку виготовили в лабораторній роботі № 1, виміряйте об’єм невеликої картоплини.

2. Визначте за допомогою мензурки, яку виготовили, скільки води вміщує чайна ложка, невеличка каструля.

Це цікаво знати

У різних літературних творах нам трапляються ті чи інші одиниці об’єму. Пінта, кварта, галон, бушель, чверть, штоф, шкалик, пляшка… Що вони означають? Перші чотири міри використовуються в англомовних країнах, останні існували в Росії до введення метричної системи мір. 1 бочка (491,96 л) дорівнювала 40 відрам (12,299 л – 1 відро). 1 відро ділилось на 4 чверті (3,0748 л), або на 10 штофів (1,2299 л), або на 100 чарок (0,12299 л), або на 200 шкаликів (0,0615 л).

Між англійськими мірами також існують відповідні співвідношення. Наприклад, 1 кварта = 1/4 галона = 2 пінти. Але в Англії і США однакові за назвою одиниці об’єму мають різні значення: англійський галон дорівнює 4,54609 л, американський галон для рідин – 3,78543 л, а для сипких речовин – 4,405 л, британський бушель дорівнює 36,3687 л, а американський – 35,2393 л.

Лабораторна робота № З

Вимірювання розмірів малих тіл різними способами Мета роботи: виміряти розміри малих тіл.

Прилади і матеріали: лінійка з міліметровими поділками, мідний дріт, 10-20 горошин (для кожного учня), набір скоб для степлера, нитка.

Хід роботи

1. Визначте ціну поділки шкали лінійки Сл.

2. Намотайте на олівець N (10-20) витків мідного дроту (мал. 15). Виміряйте лінійкою ширину намотаних витків І. Визначте діаметр дротини

D0 = . Результати вимірювання запишіть у вигляді d = (d0 + ∆d).

Мал. 15

Мал. 16

3. Покладіть до лінійки щільно в ряд N (15-20) горошин і виміряйте його довжину І. Визначте діаметр однієї горошини d0 = . Результати вимірювання запишіть у вигляді d = (d0 ± ∆d).

4. Виміряйте товщину скоби для степлера b (мал. 16). Результати вимірювання запишіть у вигляді b = (b0 + ∆b).

5. Як можна підвищити точність вимірювання лінійкою діаметра тонкої дротини? Товщини тонких виробів?

Для допитливих

1. Виміряйте за допомогою лінійки товщину нитки.

2. Виміряйте діаметр швацької голки, скориставшись ниткою та лінійкою.

3. Визначте, скільки кристаликів цукру вміщується в чайній ложці (вважати, що кристалик цукру має форму куба).