Узнать цену работы
Статьи по теме

Измерения в физике

Проведение измерений в физике

Измерение физических величин

Типы погрешностей при проведении измерений

Площадь, скорость и иные производные в системе СИ

Измерительные приборы для измерения

Проведение измерений в физике

Физика – наука, основанная на постоянных экспериментальных действиях. Физические законы доказаны на основании проведенных опытов и исследований. Однако, для того чтобы иметь полное представление о всех явлениях, изучаемых физикой одних экспериментов и опытных исследований недостаточно.

Физика использует большой набор теоретических сведений и методов для проведения физических исследований, предусматривающих анализирование, полученных экспериментальных результатов и природных законов. На основе выведенных законов физики-исследователи объясняют конкретно произошедшие явления, и могут предвидеть и обосновать теоретически новые не описанные явления. В анализе широко используются математические методы.

Важно понимать своеобразность теоретических исследований, которые проводятся без использования реального физического тела или явления, а берется его идеализированный аналог – некая физическая модель по своим основным параметрам и свойствам соответствующая реальному исследуемому образцу. В качестве примера можно привести материальную точку, которую физика использует, как модель для изучения разнообразных механических движений. Подобные модели используются, если при исследовании не важны размеры и форма тела.

Измерение физических величин

Физическая величина - это параметр, являющийся общим для большого числа разнообразных объектов, явлений, выраженный в качественном виде, но при определенных обстоятельствах, приобретающий для любого из них индивидуальное значение.

Для анализа проводят ряд последовательных опытно-экспериментальных операций, позволяющих найти искомую величину. Сделать измерение – значит провести сравнение измеряемой величины с существующим зафиксированным эталоном.

После проведения ряда однотипных экспериментальных исследований измерение завершается. Полученные значения приближаются к истинному (единому) или истинному среднему (усредненному). Усредненное значение характеризует величину, которая имеет статистический или общий для многих явлений, объектов характер. Примерами могут служить: средний возраст или рост человека и другие подобные величины. В тоже время параметры, типа массы тела или объем тела, характеризуются единым значением. Используя пример с массой тела можно говорить о некой степени приближения полученного среднего значения к единому (истинному) значению.

Измерения бывают косвенными и прямыми. Отличия их в том, что при прямых - исследуемую величину определяют по проведенным опытным данным, в то время, как при косвенных – величину определяют, изучая определенные зависимости между физическими величинами.

Наиболее интересными для практического использования являются экспериментальные исследования, проведенные прямыми измерениями.

Самые яркие примеры прямых измерений:

  • Давление и напряжение;
  • Скорость и температура;
  • Плотность и сила;
  • Путь и освещенность;
  • Время и масса.

Чтобы измерить любую из этих величин - нужно сравнить ее значение с эталонной, т.е. с однородной величиной, считаемой за единицу.

При прямых измерениях исследуемую величину, например секунду, килограмм, метр, сравнивают с ее эталонной единицей, используя для этого измерительный прибор с соответствующими проградуированными единицами.

Наиболее часто в реальной жизни измеряемые величины - это:

  • масса, измеряемая весами разного вида и назначения;
  • расстояние, измеряемое рулеткой или другими более сложными приборами;
  • время, отсчитываемое часовыми механизмами.

Для более сложных величин приборы определения имеют более сложную конструкцию: для скорости – спидометр и многие другие.

Типы погрешностей при проведении измерений

Приборы, с помощью которых проводятся измерения, не всегда точно показывают результат измерения, человеческие органы чувств тоже не идеальны. Зачастую сама измеряемая величина имеет тенденцию к показанию неточных результатов при любом виде, качестве и количестве измерений. Таким образом, экспериментальное измерение не показывает истинное значение, а только максимально близкое к нему.

В таких случаях точность проведенного измерения считается по близости данного результата к истинной величине или усредненной. При этом мера точности, выраженная в количественном виде, считается погрешностью. Обычно принято учитывать абсолютную погрешность проведенного измерения.

Погрешности могут быть нескольких типов и включать в себя:

  • Грубые погрешности (промахи), возникающие при проведении небрежного, плохо подготовленного эксперимента или невнимательности эксперта. К таким промахам можно отнести неверно проведенный эксперимент по измерению расстояния, который проведен без соответствующих инструментов (приборов), или не увидели цифру на шкале. Обычно такие погрешности избегаются.
  • Случайные погрешности (ошибки) отличаются при проведении разных экспериментов и могут возникать по различным причинам. Часто предугадать эти причины заранее не возможно. Подобные погрешности просчитываются на основании математического статанализа и считаются подчиненными закономерностям.
  • Систематические ошибки наиболее часто возникают при использовании для проведения анализа неправильного измерительного метода или неисправного прибора для измерения. Так, систематическая погрешность прибора определяет точность проведения измерения этими приборами. Считывая результат, происходит его неизбежное округление до заданной величины с учетом цены деления, что определяет – точность измеряющего прибора. Такие ошибки тяжело просчитать и учесть, поэтому они принимаются вместе со случайными погрешностями.

Площадь, скорость и иные производные в системе СИ

Скорость, объем и площадь считаются производными единицами, поэтому их размерность считается от основных измерительных единиц. В подсчетах и анализах используются не только реально высчитанные единицы, но и кратные им – увеличенные или уменьшенные в n-ное количество раз. Примерами таких кратных единиц могут служить единицы, измеряющие расстояние: 1000м = 1км. 1 м = 100 см или 1000 мм. Или иной вариант – единицы в целой степени меньше эталонной, зафиксированной: 1 см = 0, 01 м. Несколько иная ситуация с временными единицами: 1 час = 60 мин или 1 мс = 0,001 с.

Измерительные приборы для измерения

Измерительные приборы – это механизмы или оборудование для измерения физических величин. Это могут быть:

  • Скалярные величины, задающиеся только в числовом значении.
  • Векторные величины, определяющиеся направлением и его числовым значением. У значения есть особое название – модуль.
  • Длина, рассчитываемая, как расстояние от одной зафиксированной точки к другой.
  • Площадь, определяемая общим размером исследуемой поверхности.
  • Объем, определяемая вместимость тела, или часть пространства с границами.
  • Перемещение, определяется, как отрезок пространства, где объект переведен из первоначального положения в конечное.
  • Масса, определяется, как характеристика тела.
  • Сила притяжения, рассчитывается, как сила планеты. притягивающая объекты, предметы.
Узнать цену работы
Узнай цену
своей работы
Нужны оригинальность, уникальность и персональный подход?
Закажи свою оригинальную работу
УЗНАТЬ СТОИМОСТЬ