Оценка погрешности измерения плотности.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 10Следующая ⇒

Относительная погрешность e=Dr/r косвенных измерений оценивается как сумма относительных погрешностей прямых измерений массы, диаметра и высоты цилиндра:

(4)

Погрешность Dm оценивается исходя из чувствительности весов, погрешность прямого измерения диаметра DD оценивается на основании трёх измерений с помощью микрометра, в качестве погрешности высоты Dh берётся инструментальная погрешность штангенциркуля.

Абсолютная погрешность измерений плотности производится по формуле:

(5)

Таблицы экспериментальных данных и результаты расчётов.

№	D, мм	DD, мм
	18, 98	0, 01
	18, 95	0, 02
	18, 97	0, 00
ср	18, 97	0, 01

Таблица №1

Таблица №2

h, мм	Dh, мм	m, г	Dm, г	r, кг/м³	Dr, кг/м³
49, 80	0, 03	93, 65	0, 01

Расчёт плотности материала в СИ:

6.Графики – отсутствуют.

7.Расчёт погрешностей:

Относительная погрешность, расчёт по формуле (4):

Абсолютная погрешность, расчёт по формуле (5)

8. Окончательный результат:

r = (2, 392 ± 0, 005)·10³ кг/м³ e =0, 002

или: r = (2392 ± 5) кг/м³ e =0, 002

ВЫЧИСЛЕНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ

РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Измерение – это сравнение измеряемой величины с другой величиной, принятой за единицу измерения. Большинство физических величин обладают истинным значением, которое идеально отражает свойства измеряемого объекта.

Измерения бывают прямые и косвенные. При прямых измерениях определяемая величина непосредственно сравнивается с единицей измерения (определение длины предмета, его массы и времени протекания процесса). При косвенных измерениях измеряемая величина вычисляется из результатов прямых измерений других величин, которые связаны с измеряемой величиной некоторой функциональной зависимостью (измерение скорости, плотности тела и т.д.).

Все физические эксперименты производятся с некоторой точностью, т.е. всегда имеется погрешность измерений физических величин. Погрешностью называется отклонение результатов измерений от истинного значения измеряемой величины.

Погрешности подразделяются на:

1. Систематические, обусловленные особенностями измерительных приборов и условий измерения. В принципе эти погрешности могут быть устранены усовершенствованием измерительных приборов и методов измерений.

2. Случайные, которые изменяются случайным образом при проведении серии повторных измерений одной и той же величины. Случайные погрешности вызываются как объективными, так и субъективными причинами. Случайные погрешности, существенно превышающие ожидаемую для данного измерения величину, называются промахами. Обычно промахи объясняются невнимательностью экспериментатора и должны быть исключены из рассмотрения.

3. Инструментальные погрешности, зависящие от ограниченной точности измерительного прибора.

Наиболее простая процедура нахождения случайных погрешностей прямого измерения заключается в следующем.

Производится ряд единичных измерений значения некоторой физической величины Х (обычно делается нечётное число измерений): Х₁, Х₂, Х₃, …….. Х_N, всего N измерений. Вычисляется средняя арифметическая величина Х_ср:

(1)

При достаточно большом числе измерений N величина Х_ср принимается за истинное значение измеряемой величины.

Абсолютной погрешностью прямого единичного измерения называется величина:

DХ_i = |Х_ср - Х_i|. (2)

Производится вычисление погрешностей всех N единичных измерений: DХ₁, DХ₂, DХ₃, ……DХ_N. Вычисляется средняя арифметическая величина DХ_ср:

(3)

Найденное экспериментально значение измеряемой величины Х записывается в виде:

Х = Х_ср ± DХ_ср (4)

Относительной погрешностью измеряемой величины является отношение абсолютной погрешности к значению самой величины:

(5)

При косвенных измерениях производится определение (путём прямых измерений) значений ряда физических величин, входящих в формулу для расчёта, находятся их средние значения и средние абсолютные и относительные погрешности измерений.

Определение погрешностей косвенных измерений производится в соответствии со следующей процедурой. Пусть измеряемая величина Х вычисляется по формуле:

(6)

Значения физических величин А, В, С находятся путём прямых измерений. Следовательно, для них известны средние значения и средние погрешности измерений, как абсолютные, так и относительные.

1. Логарифмируется формула, по которой вычисляется значение величины Х:

lnX = ln2 +lnp + lnA + lnB - 2·lnC.

2. Полученное выражение дифференцируется:

3. Знаки дифференциалов d в этой формуле заменяются знаками конечных приращений D, а все знаки “^_” заменяются на “+”:

(7)

Выражение (7) представляет собой относительную погрешность косвенных измерений. Для определения абсолютной погрешности следует значение относительной погрешности умножить на Х_ср.

Погрешность серии косвенных измерений величины Х можно определить (на примере формулы 6) в соответствии с процедурой, указанной в таблице 1.

ТАБЛИЦА 1

№	А	В	С	Х	DХ
	А₁	В₁	С₁	Х₁	DХ₁
	А₂	В₂	С₂	Х₂	DХ₂
	А₃	В₃	С₃	Х₃	DХ₃

Х_ср

DХср

По результатам трёх прямых измерений величин А, В, С вычисляются три значения Х. Далее находится среднее значение Х_ср, погрешность каждого измерения DХ и среднее значение погрешности измерений DХ_ср.

Если точность измерительного прибора недостаточна для определения погрешности прямых измерений, используется инструментальная погрешность.

Точность измерительного прибора определяется значением минимального деления его измерительной шкалы.

Инструментальная погрешность измерительного прибора равна половине его точности, т.е. половине минимального деления шкалы.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒