Обработка на резултатите от физичните измервания
Обработка на резултатите от физическите измервания 1
Концепцията за методите на изследване
Основната задача на физиката е да изучава най-общите свойства на обектите и процесите в природата. Основната стойност на този вид изследване се състои в това, че познаването на свойствата на обектите и явленията прави възможно тяхното последващо практическо използване, т. води до развитието на технологиите, които са една от основите на съществуването на съвременното общество. Има два вида изследвания: качествени и количествени.
Качествените методи на изследване се основават на субективните усещания на човек, свързани с дейността на неговите сетивни органи. Резултатът от качественото изследване е описанието на свойствата на обектите и явленията по отношение на повече, по-малко, по-горещо, по-студено и т.н. Недостатъкът на тези методи е, че оценките на свойствата на едни и същи обекти и явления от различни изследователи могат да се различават значително. Освен това резултатите от изследвания на един и същ изследовател могат да се различават значително в зависимост от неговото физиологично състояние. По този начин основният проблем при качествените изследвания е невъзможността за ефективно сравняване на получените резултати, тъй като причината за разликата в оценките на свойствата на изследваните обекти е неизвестна - това може да се дължи или на свойствата на самия обект, или на характеристиките на изследователя. Невъзможно е да се направи разлика между тези два фактора в рамките на качественото изследване.
Количествените изследвания се основават на идеята, че на свойствата на обектите и явленията могат да се приписват числени стойности. В този случай сравнението на свойствата на обекти или явления се състои в сравнение на съответните числени стойности.Наличието на числени характеристики ви позволява да намирате връзки между свойствата, да изграждате математически модели на обекти и явления. По този начин количественото изследване се състои в приписване на променлива, наречена физическа величина, на някакво свойство на обект или явление, а стойността на това количество е числена характеристика на това свойство.
Концепцията за измерване
Процесът на картографиране на дадено свойство на число се нарича измерване. Измерването се извършва чрез сравняване на дадения имот с референтния имот. Обект или явление, което има еталонно свойство, се нарича еталон на дадено количество. На практика този процес се извършва с помощта на измервателни уреди, т.е. устройства, които ви позволяват директно да четете стойностите на измереното количество, като използвате скалата на инструмента или неговото устройство за показване.
Има преки и косвени измервания. Директно измерване - процесът на получаване на стойността на физическа величина, при който желаната стойност се получава чрез директно отчитане
броят на деленията на скалата (или фиксирането на цифровите показания в случай на цифрови инструменти) на измервателния уред. Непряко измерване - процесът на получаване на стойността на физическо количество, който се състои в изчисляването му въз основа на данните от предишни измервания на определен брой други количества, свързани с това количество чрез функционална зависимост. Например измерването на дължината и ширината на правоъгълник с помощта на линийка е директно измерване, а след това намирането на неговата площ с помощта на формулата = , където и е съответно дължината, ширината и площта, е косвено измерване; измерване на напрежение и ток в определен участък от веригата с помощта на съответно волтметър и амперметър - това са директни измервания и последващото намиране на съпротивлениена тази секция по формулата = /, където и има съответно напрежение, ток и съпротивление в тази секция - това е косвено измерване.
Концепцията за грешките
Основните причини за възникване на грешки включват следното:
невъзможността за еднозначно приписване на определена стойност на физическо количество на разглежданото свойство; например, невъзможно е еднозначно да се измери дължината на маса, т.к като се има предвид, че масата няма идеална геометрична форма, дължината на по-голямата й страна е различна в различните точки на масата, т.е. невъзможно е да се отговори правилно на въпроса за неговата дължина в кой момент трябва да се счита за дълга маса;
наличието на фактори, които не могат да бъдат контролирани; наистина, за да се провери съответствието между теоретичния модел и експеримента, е необходимо да се извърши серия от измервания на някои количества, които трябва да се извършват при едни и същи начални условия; обаче, за да се фиксират условията на измерване в общия случай, е необходимо да се контролира безкраен брой параметри, което означава, че ако фиксираме условията на измерване с ограничен набор от параметри, тогава останалите по принцип могат да се различават, оказвайки „неотчетено“ въздействие върху резултата от измерването.