Як отримати допуск до виконання лабораторної роботи

Попередня ↔ Наступна

Щоб приступити до виконання лабораторної роботи, попередньо потрібно отримати у викладача допуск, для чого необхідно в позаурочний час:

Уважно прочитати методичні вказівки до роботи.

Вивчити теоретичний матеріал, необхідний для засвоєння знань по роботі. При необхідності вивчити додаткову літературу (список літературних джерел додається).

При підготовці до заняття ознайомитися з лабораторної установкою, з'ясувати для себе, що і як вимірювати.

Під час аудиторного лабораторного заняття отримати допуск до роботи у викладача.

Як оформити лабораторну роботу

Титульний лист: Міністерство освіти і науки РК, ЮКГУ ім. М.Ауезова, кафедра «Фізика», назва і номер лабораторної роботи, ПІБ студента, група, ПІБ викладача, місто, рік.

Ксерокс, сканування тексту методичних вказівок не допускаються.

Якщо в роботі потрібно будувати графіки, то їх необхідно креслити на міліметрівці.

Захист і оцінка виконаної лабораторної роботи

Щоб захистити виконану лабораторну роботу, потрібно представити викладачеві письмовий і усний звіт по роботі. Максимальний бал (див. Сіллабус) за лабораторну роботу виставляється студенту, якщо:

Студент виконав роботу в повному обсязі.

Студент знає обладнання, технічні та інструментальні засоби, що використовуються в роботі, а також на лабораторній установці може показати, як він виконував роботу, що і як вимірював.

Студент дає повні і правильні відповіді на контрольні питання.

Мінімальний бал (див. Сіллабус) за лабораторну роботу виставляється студенту, якщо він виконав роботу в повному обсязі, правильно її оформив, але під час захисту надав тільки письмовий звіт.

Лабораторна робота № 1. Математична обробка результатів прямих вимірювань

Цілі і завдання роботи: ознайомлення з методикою обробки результатів багаторазових прямих вимірювань на прикладі обробки даних вимірювань періоду коливань математичного маятника, визначення найбільш вірогідного значення вимірюваної величини, стандартного відхилення, довірчого інтервалу при заданій надежності

Будь-яке вимірювання через недосконалість органів почуттів людини і вимірювальних приладів сопряжно з похибками. При будь-яких вимірах допускаються деякі помилки, тому результати вимірювань дають нам не справжнє, а лише наближене значення вимірюваної велічіни Встановлення похибки вимірювання, інтервалу, в якому лежить істинне значення вимірюваної величини, є необхідною умовою надійності експерімента Похибки вимірювань ділять на промахи, а також систематичні і випадкові погрешності

Промахи виникають внаслідок несправності приладу або неуважності спостерігача, при порушенні методики експерименту або умов його проведенія У більшості випадків промахи добре помітні, так як соответствущего їм відліки різко відрізняються від подібних отсчетов Результат вимірювання, що містить промах, не повинен враховуватися при обробці даних - його слід просто отбросіть

Систематичні похибки виникають внаслідок несправності або неточності градуювання вимірювальних приладів, при використанні для розрахунків неточних даних, а також внаслідок недосконалості самого методу ізмеренія Ці помилки впливають на результати вимірювання завжди односторонне Очевидно, що вплив систематичних помилок можна знизити збільшенням числа ізмереній Однак, якщо природа і характер систематичних помилок відомі, вплив їх на результат вимірювання можна врахувати введенням поправок і виключити.

Випадкові помилки обумовлені флуктуаціями вимірюваної величини, поява їх не може бути попереджено, тому вони можуть зробити певний вплив на окремі вимірювання, змінюючи результат в обидві сторони, тобто і збільшувати і зменшувати іх Вони підпорядковуються статистичним законам, тому вплив випадкових помилок на результат вимірювань можна врахувати або значно уменьшіть Застосовуючи закони теорії ймовірності, визначаються найбільш імовірні значення вимірюваних величин і можливі відхилення від цих значень.

Нехай при багаторазовому вимірі деякої фізичної величини

Як отримати допуск до виконання лабораторної роботи

було отримано

її значень:

Тоді середнє арифметичне з усіх отриманих значень, яке є найбільш достовірним, так само:

Кожне окреме вимір відрізняються від середнього арифметичного

на величину, рівну

відхилення

називається Абсолютний погрешностьюі-того ізмеренія Абсолютні похибки приймають як позитивні, так і негативні значенія

З досвіду відомо: чим більше помилка, тим імовірність її прояви меньше Крім того, якщо число вимірювань дуже велике, то помилки, однакові за величиною, але різні за знаком, зустрічаються однаково часто Швидкість зменшення ймовірності появи похибки

з її збільшенням характеризується дисперсією:

Чим менше дисперсія, тим менше ймовірність появи більшої за величиною випадкової помилки і менше розкид окремих значеній

Корінь квадратний з дисперсії вимірювань називається середньої квадратичної помилкою

якщо замість

в натуральному вираженні (1.1.6) подставітьего значення з (1.1.2), то

У вираз (1.1.7) входить величина

, яка визначена з якоюсь ошібкой Середньої квадратичної помилкою середнього арифметичного ряду вимірювань називається величина, що дорівнює середній квадратної з числа ізмереній

оцінки дисперсії

є граничними, справедливими лише при великих

 При малих значення ці оцінки, самі є випадковими, в кращому випадку визначають лише порядок величини дісперсіі

Завдання обробки вимірювань полягає в визначень інтервалу від

до

, в якому з ймовірністю

укладено істинне значення вимірюваної велічіни Інтервал від

до

називається довірчим інтервалом, а

називається довірчою ймовірністю (ілінадежностью) 

Якщо число вимірювань досить велике, то довірча ймовірність висловлює частку із загального числа вимірів, в яких вимірюється величина виявляється в межах довірчого інтервала Наприклад, якщо зроблено 100 вимірювань, то при довірчій ймовірності

в 95 вимірах були отримані значення, що не виходять за його предели Чим більша надійність потрібно, тим більше виходить відповідний довірчий інтервал.

З теорії помилок слід, що при великій кількості вимірів (більше ста дослідів) довірча ймовірність інтервалу від

до

дорівнює 68%, а інтервалу від

до

дорівнює 95%. При поданні будь-якого виміряного значення головне - це привести інтервал і довірчу ймовірність, що відповідає цьому інтервалу.

У тих випадках, коли число вимірів невелика, відсутні умови для суворого прояви статистичних закономірностей, які лежать в основі визначення випадкових погрешностей Це призводить до того, що значення середньоквадратичного відхилення від середнього Sa. обчислене за формулою (1.1.9), неточно, і неточність тим більше, чим менше число вимірювань.

Отже, щоб гаранатіровать, що істинне значення вимірюваної величини із заданою вірогідністю знаходиться в межах довірчого інтервалу, останній доводиться увелічівать При обмеженому числі вимірювань за межу довірчого інтервалу приймається не Sa. а таке значення:

чисельне значення

залежить від величини довірчої ймовірності і числа вимірювань. Воно називається коефіцієнтом Стьюдента Результат ізмеренія

Результати ізмереніяй різнорідних величин не можна порівнювати один з одним по їх абсолютним ошібкам Для порівняння точності вимірювань таких величин вводиться відносна помилка - відношення абсолютної помилки до середнього значення вимірюваної велічіни

За відносної похибки зручно порівнювати результати вимірювань однорідних велічін

Устаткування: математичний маятник, секундомір.

Порядок виконання роботи:

Виміряти час 20-30 коливань маятника (кількість коливань маятника N задається викладачем)  Вимірювання повторити n разів (кількість дослідів n задається викладачем) 

Для кожного досвіду знайти період коливань маятника за формулою: