Физикалық шамалардың қателіктері. Өлшеулер нәтижесін өңдеу.

Сабақ: № 1

Тақырыбы: Қазіргі замандағы физиканың рөлі. Физикалық өлшеулер; физикалық шамалардың қателіктері; өлшеулер нәтижесін өңдеу Теңүдемелі қозғалыс кинематикасының негізгі теңдеулері мен ұғымдары; инвариантты және салыстырмалы физикалық шамалар.

Өлшеу — арнайы техникалық құралдардың көмегімен тәжірибе арқылы физикалық шаманың мәнін табу процесі. Физикада өлшеудің тура және жанама тәсілдері қолданылады.

Өлшеу дәлдігі – анықталатын шаманың нақты өлшемінің өлшенген мәнінен айырмашылығы. Өлшенетін шаманың сипаттамасына сәйкес өлшеу қателігі әр түрлі тәсілдермен анықталады.

Арифметикалық орташа мәні мен өлшеген мәнінің айырымы абсолют қателік деп аталады.

Өлшеу процедурасы келесі кезеңдерден тұрады: өлшеу объектісінің үлгісін таңдау, өлшеу тәсілін таңдау, ӨЖ таңдау, нәтиже алу үшін тәжірибе жүргізу. Бұл өлшеу нәтижесі өлшенетін шаманың нақты мәні өлшеу қателігі деп аталатын қандай да бір шамаға өзгеретініне әкеп соғады. Өлшенетін шама анықталып, оның нақты мәннен ауытқуы мүмкін дәрежесі анықталған болса өлшеу аяқталды деп есептеуге болады.

Өлшеу құралы үшін γ_отн шкаланың берілген нүктесіндегі қателікті сипаттайды, ол өлшенетін шама мәніне тәуелді және құрал шкаласының ең кіші мәніне ие.

Кездейсоқ қателік – бір шаманы бірнеше рет өлшегенде кездесетін кездейсоқ түрде өзгеретін қателіктер. Мұндай қателіктер өзінің жасалуымен қатар объективті және субъективті факторларға негізделген және ешқандай заңдылыққа жүгінбейді. Кездейсоқ қателіктер бірдей жағдайда бірдей өлшеу құрылғыларымен жасалған жеке өлшемдерде ажыратылады. Кездейсоқ қателіктерді жоя алмаймыз, олар әрбір өлшеу нәтижесінде әр түрлі болады. Тек олардың мәнін есептеуге болады.

Кездейсоқ қателіктер ықтималдылық теориясына негізделген қателіктер теориясы заңдарымен анықталады.

Жүйелік қателік – бұл бір шаманы бірнеше рет өлшегенде тұрақты немесе белгілі заң бойынша өзгеретін қателік. Оның ерекшелігі – олар алдын-ала болжанып, табылады және осыған байланысты толығымен жойыла алады.

Жүйелік қателіктің мысалы ретінде табақшалы таразыда дәл емес тастардың көмегімен өлшенетін жағдайды қарастырайық. Егер бізбен алынған тастар 0,1 г –дай қателікке ие болса, онда дененің салмағы (1000 г болсын) осы шамаға артығырақ (немесе кем) болады, және осы қателікті ескере отырып, дұрыс шешім алу үшін алынған салмаққа 0,1 г қосу (немесе одан алып тастау) керек, Р=(1000±0,1) г.

Абсолюттік қателік – бұл өлшенетін шаманың нақты мәнінен өзгешелігі:

мұнда х – өлшеу нәтижесі; а – нақты мәні.

Салыстырмалы қателік – бұл абсолютті қателіктің өлшенетін шаманың нақты мәніне қатынасы:

δx-өлшеудің абсолюттік қателігі; x – шаманың нақты немесе өлшенген мәні.

Айнымалы –  өзгеретін, уақыт өте келе немесе белгілі бір жағдайда ұлғаюға немесе кішіреюге бейім тұратын нәрсе.

Айнымалы бірнеше түрге бөлінеді:
     ​Тәуелсіз айнымалы –  тәжірибе жасаушы өзгертетін айны малы. Тәжірибеде – тәуелді айнымалыға (айнымалыларға) тигізетін әсерін бақылауға болатындай етіп әдейі өзгертілетін кез келген айнымалы.
     ​Тәуелді айнымалы – тәуелсіз айнымалыны енгізгенде, оған жауап ретінде өзгеретін фактор, яғни тәуелсіз айнымалыны немесе айнымалыларды өзгертудің нәтижесі оның мәні болады.
     ​Қадағаланатын айнымалы –  тәжірибе жасау барысында өзгермеуі тиіс шарттар.

Тәжірибе жасау кезінде зерттеліп отырған нысандағы өзгерістерге (тәуелді айнымалы) қол жеткізу үшін өзгертілуі қажет айнымалыны тәуелсіз айнымалыдеп атайды.

Ұзындық өлшемдері:

1) елі ≈ 2-2,5 см (орта шамадағы бір саусақтың ені);

2) тұтам ≈ 8-10 см (жұдырық ені);

3) сынық сүйем ≈ 13-15 см (бүгілген сұқ саусақ пен бас бармақ арасындағы қашықтық);

4) сүйем ≈ 17-20 см (көсілген бас бармақ пен сұқ саусақ арасындағы қашықтық);

5) қарыс ≈ 20-22 см (көсілген бас бармақ пен ортаншы саусақ арасындағы қашықтық);

6) кез ≈ 70-75 см (саусақтардың ұшынан иыққа дейінгі ара қашықтық);

7) 1 кез ≈ 7-9 тұтам.

Биіктік өлшемдері:

1) оқ бойы ≈ 1,0-1,5 м жебе ұзындығы;

2) найза бойы ≈ 3-5 м

3) арқан бойы ≈10-12 м т.б.

Сұйыққа арналған өлшемдер:

1) қасық ≈ 50 г;

2) ожау ≈ 0,5 л;

3) тостаған ≈ 0,5 л;

4) аяқ ≈ 1 л;

5) шара ≈ 1,5-2 л;

6) тегене ≈ 8-10 л;

7) тосық ≈ 8-10 л (ешкі терісінен тігілген ыдыс)

8) көнек ≈ 15-16 л (бие сауғанда пайдаланылатын былғарыдан тігілген ыдыс)

Салмақ өлшемдері:

1) 1 пұт ≈ 16 кг, жарты п.ұт ≈ 8 кг;

2) қадақ ≈ 400 г, ширек қадақ ≈ 100 г.

3) 1 қап немесе 4 п.ұт ≈ 65-66 кг;

4) 1 мысқал ≈ 4,46 г;

5) 1 жамбы күміс ≈ 6 кг;

6) 1 пітір. бидай ≈ 3 кг;

Бақылау сұрақтары:

1. Физикалық өлшеудің анықтамасын беріңіз.

2. Жүйелік қателіктердің себептерін жазыңыз.

3. Кездейсоқ қателік дегеніміз не?