Одной из первых тем в курсе физики является описание такого понятия, как погрешность. Видов погрешностей существует довольно много, но не будем сейчас вникать именно в этот момент. В разнообразии разобраться совсем не сложно. Попробуем выяснить главное! Почему эта тема важнее, чем кажется на первый взгляд.
Когда школьники делают свою первую лабораторную работу по определению погрешности со штангенциркулем, они не до конца отдают себе отчёт в том, что имеют дело с одним из важнейших понятий, связанных с измерениями и их результатами. Для них это бестолковая задачка.
В дальнейшем понимание этого момента позволит исключить массу ошибок. Причем, не только в вопросах учебы или профессиональной деятельности, но и в самой обычной жизни.
Например, если взвесить картошку на весах с погрешностью 5 кг, то мы или не получим 5 кг от своей покупки, или получим больше. Конечно же, погрешность в данном случае будет скорее в минус нам (да и вызвана она будет скорее всего искусственно, но это совсем другая история).
Но учебники физики почему-то редко доносят важность темы до слушателей. И напрасно! Не понимаем слово погрешность – не умеем правильно измерять разные величины.
Вы можете тут спросить: вот измеряю я давление в шинах, и чего мне там эти десятые доли!? Ведь пример с весами и картошкой, который был выше, явно искажен.
Да, для житейского использования эти неточности действительно не столь губительны. Но стоит нам начать делать что-то более серьезное, или измерения эти ответственные – начинаются проблемы. Сотые доли процентов вырисовываются во вполне себе внушительные цифры.
В общем-то, само слово погрешность логично подсказывает, что мы говорим о некоторой ошибке. Ошибка делается не специально, а обуславливается или неточностью прибора, или проблемой при записи показаний.
Неточность прибора заключается в том, что прибор мог износиться или изначально не имел возможности записывать точные показания. Например, возьмем мы тот же штангенциркуль и сходу имеем стандартные неточности. Обжимные губки могли сточиться или деформироваться и зажимать измеряемую деталь могут неправильно. Мог расшататься нониус и каждый раз будет показано разное значение, ведь свести метки правильно не получится. Могли исказиться показания шкалы из-за того, что прибор попал в агрессивную среду и метки поплыли. В итоге каждый раз при сведении меток результат будет слегка отличаться.
Подобную схему размышлений можно распространить на все инструменты и приборы. Например, взяв обычные весы, можно положить груз разными способами из-за неровной чаши. Это приведет и к разному способу нагружений и разным результатам.
Ну а на более точные приборы способна оказать влияние даже погода. Изменение окружающей температуры или атмосферного давления – прямой показатель того, что измерения могут получиться неточными.
Помимо того, что существуют варианты аппаратных погрешностей, возможны ещё и «человеческие погрешности». Тут всё логично. Человек не выспался, посмотрел сбоку на шкалу и увидел вместо 2,5 – 2,6. Прислонил инструмент немножко боком – уже результат другой. И таких примеров очень и очень много. Не так посмотрел, не так приложил, не так понял. Всё это - особенность нашего восприятия.
Во время первой лабораторки, школьники обычно сидят и чешут репу. Им кажется, что преподаватель сошел с ума, когда предлагает измерить погрешность измерений штангенциркулем. Ведь прибор всегда одинаковый. И деталь всегда одинаковая! Поэтому, обычно ребята специально пишут немного разные результаты, чтобы табличка с результатами вышла красивой.
Но для того, чтобы понять важность погрешностей нужно провести сотни и тысячи измерений.
Скажем, когда мы рассчитываем прочность какого-то материала и у нас есть строгий регламент по максимальной массе, погрешность в 1% может превратить изделие в неподходящее для конкретных условий эксплуатации так как масса окажется выше, чем проходит по нашим расчетным параметрам. Но при высокой точности измерений может так получиться, что эта масса нам даже и не нужна! А расчёт плывет только из-за погрешности измерений.
Или изготавливается деталь с высокой точностью изготовления. Что значит высокая точность? Это значит, что зазоры с сопрягаемыми поверхностями будут минимальными. Если погрешность окажется большей, чем выбран зазор, деталь уже с конвейера окажется неподходящей.
Самое логичное тут - сделать несколько последовательных измерений подобным образом, записать их результаты, ну а потом найти средне арифметическое. Это даст более или менее точные результат на выходе. Но вообще, про конкретные виды погрешностей и способы их расчёта мы расскажем как-нибудь ещё раз.
Полезная книга от меня по основам физики (механики)
------------
Обязательно оцените статью лайком и подпишитесь на проект! Это очень важно для развития канала. Виноваты странные алгоритмы Дзена!
-------------
Советую также прочитать на нашем канале:
-----
