Тема 1 КІНЕМАТИКА
Вимірювання. Похибки вимірів. Математика — мова фізики.
Питання для самостійної роботи
1. Похибки вимірювань. Абсолютна та відносна похибки вимірювання.
2. Як визначають абсолютну та відносну похибки непрямих вимірювань.
3. Як правильно записати результат вимірювання.
4. Скалярні й векторні величини.
5. Наближені обчислення.
6. Графіки функцій та правила їх побудови
Рекомендована література:
1. В.Г. Бар'яхтар Ф.Я. Божинова Фізика, 10кл. Академічний рівень
2. Л.С. Жданов Фізика, 1987р.
3. Методичні вказівки до самостійної роботи за сайті технікуму.
Питання для самоконтролю
1. Яку перевагу має графічний метод обробки результатів вимірювання?
2. Визначаючи діаметр дроту за до штангель циркуля, вимірювання
проводили чотири рази. Було одержано такі результати: d1=2,2мм;
d2=2,0мм d3=2,0мм; d4 =2,2мм. Обчисліть середнє значення діаметру дроту,
випадкову похибку вимірювання, абсолютну та відносну похибки
відмірювання. Округліть одержані результати й запишіть результат
вимірювання у вигляді: = сер ± ∆.
3. Щоб довести закон збереження механічної енергії провели експеримент.
Отримали, що середня енергія системи тіл до взаємодії (W1) дорівнювала
225Дж, а після взаємодії (W2) – 243Дж. Оцініть відносну похибку
експерименту.
Методичні рекомендації
МАТЕРІАЛ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ВИВЧЕННЯ
1. Похибки вимірювань. Абсолютна та відносна похибки вимірювання
Під час вимірювання будь-якої фізичної величини зазвичай виконують
три послідовні операції:
1) вибір, перевірка й встановлення приладів;
2) фіксування показань приладів;
3) обчислення шуканої величини за результатами вимірювань, оцінка
похибки.
Значення будь-якої фізичної величини, що одержується в результаті
замірювання, визначається лише наближено. Під час її вимірювання тим
самим приладом в однакових умовах ми будемо отримувати серію різних
значень. Цей набір значень розташовується в певному числовому
інтервалі (A1, A2). Розкид значень усередині такого інтервалу називають
похибкою вимірювань.
Ø Похибка вимірювання — оцінка відхилення величини вимірюваного
значення величини від Ті справжнього значення. Похибка вимірювання є
мірою точності вимірювання.
Помилки у вимірюванні фізичних величин поділяють на два класи:
випадкові похибки й систематичні похибки.
Випадкові похибки зобов’язані своїм походженням ряду причин, дія
яких неоднакова в кожному досліді й може бути не врахована. Випадкова
похибка — похибка, що змінюється (за величиною та за знаком) від
вимірювання до вимірювання. Випадкові похибки можуть бути пов’язані:
• з недосконалістю приладів (тертя в механічних приладах і т. п.);
• тряскою в міських умовах;
• з недосконалістю об’єкта вимірювання (наприклад, під час
вимірювання діаметра тонкого дроту, який може мати не зовсім круглий
перетин у результаті недосконалості процесу виготовлення);
• з особливостями самої вимірюваної величини.
Припустимо, що використовуючи ту ж саму апаратуру і той самий метод
вимірювання, визначили Nвимірювань величини х і отримали N значення, де
величина х1 - результат першого вимірювання, х2 — другого, xN — N -го
виміру.
Щоб проаналізувати результати, необхідно відповісти на два запитання:
• Як знайти найбільш імовірне значення вимірюваної величини?
• Як визначити випадкову похибку через вимірювання? Відповідь на ці
запитання можна знайти в теорії ймовірностей.
Найбільш вірогідне значення вимірюваної величини (хвим) дорівнює
середньому арифметичному значень, отриманих у результаті вимірів:
випадкова похибка — середня помилка, отримана в результаті всіх
вимірювань, обчислюється за формулою:
Ø Систематична похибка — похибка, що змінюється в часі,
підпорядковуючись певному закону.
Систематичні похибки можуть бути пов’язані з помилками приладів
(неправильна шкала, калібрування і т. п.),які не враховувалися
експериментатором.
Щоб правильно оцінити точність експерименту, необхідно врахувати як
систематичну похибку, яка є результатом роботи приладу, так і випадкову
похибку, зумовлену помилками вимірювань. Цю сумарну похибку називають
абсолютною похибкою вимірювання.
Сама по собі абсолютна похибка не розкриває якість вимірювання. Тому
є сенс говорити про відносну похибку.
Відносна похибка характеризує якість вимірювання й дорівнює
відношенню абсолютної похибки до середнього значення вимірюваної
величини. Відносну похибку іноді називають точністю. Найчастіше відносну
похибку визначають у відсотках.
2. Як визначають абсолютну та відносну похибки непрямих вимірювань
Багато фізичних величин неможливо виміряти безпосередньо, їх
непряме вимірювання має два етапи. Спочатку вимірюють величини х, у, z,
які можна виміряти методом прямих вимірювань, а потім, використовуючи
значення вимірювань х, у, z обчислюють шукану величину f. Нижче в
таблиці виведено формули обчислення відносної похибки для деяких
Объяснение:
функцій
На кожен заряд, розміщений в електричному полі, діє сила, під дією якої він переміщується. При русі заряду електричне поле виконує певну роботу.
Роботу сил електричного поля можна розглядати як зміну потенціальної енергії, яку має кожне заряджене тіло, що перебуває в цьому електричному полі. Якщо позначити потенціальну енергію зарядженого тіла, що переміщується під дією електричних сил, у початковій і кінцевій точках траєкторії відповідно W1 і W2, то робота сил електричного поля визначатиметься за формулою
A = W1 - W2 = - (W2 - W1).
Різні пробні заряди у даній точці поля матимуть різні потенціальні енергії. Водночас відношення потенціальної енергії пробних зарядів до їх значень для даної точки поля є величиною сталою. Фізична величина, яка визначається відношенням потенціальної енергії пробного заряду, що знаходиться у даній точці електричного поля, до значення заряду, називається потенціалом.
Потенціал позначається літерою φ і записується у вигляді
Потенціал є скалярною величиною. Потенціали точок поля позитивно зарядженого тіла мають додатне значення, потенціали ж негативно зарядженого тіла мають від'ємне значення.
Одиницею потенціалу в Сl є 1 вольт (1В):
Потенціал характеризує електричне поле у даній його точці та є його енергетичною характеристикою.
Якщо позначити потенціали точок, в яких перебував пробний заряд до і після виконання роботи силами електричного поля з його переміщення.
відповідно φ, і φ 2 і врахувати, що W = φ q, то можна записати
А = W1 - W2 = q(φ1- φ 2)
Значення цієї роботи пропорційне значенню переміщуваного заряду і залежить від того, з якої в яку точку переміщується заряд.
Електростатичне поле — поле, створене нерухомими в незмінними в часі електричними зарядами (за відсутності електричних струмів). Електричне поле є особливим видом матерії, пов'язаної з електричними зарядами та передає дії зарядів один на одного.
Якщо в система заряджених тіл, то в кожній точці цього снує силове електричне поле. Його визначають силою, що діє на пробний точковий заряд, поміщений в це поле. Пробний заряд повинен бути мізерно малим, щоб не вплинути на характеристику електростатичного поля.
Електричне поле називають однорідним, якщо вектор його напруженості однаковий у всіх точках поля.
Основні характеристики електростатичного поля:
напруженість поля
електростатичний потенціал
Потенціал електричного поля — енергетична характеристика електричного поля; скалярна величина, що дорівнює відношенню потенціальної енергії заряду в полі, до величини цього заряду.
