Так как олимпиада - соревнование, цель которого
победа, то уместно в некоторых местах использовать военную терминологию. Успех
в сражении зависит от стратегии, тактики и технического обеспечения. О первых
двух составляющих военного искусства мы
говорим на протяжении всей книги, сейчас же рассмотрим некоторые простые
вопросы, без знания которых не следует обсуждать проблемы «тактики и стратегии»
- элементарные технические составляющие выполнения и оформления
экспериментальной работы. К слову, эти же
навыки могут пригодиться и в других жизненно важных ситуациях, например,
при решении задач теоретического тура.Мы уже говорили, что
результаты измерений следует представлять в виде таблиц и при необходимости
графиков. Позволим себе дать несколько рекомендаций по их оформлению. Начиная с
этого пункта, дальнейшее изложение будем проводить с помощью конкретных
примеров - перейдем от голого обобщенного умствования к животворящей эмпирии.
Итак, экспериментальная
задача (не пугайтесь ее сложности): измерить
объем спичечного коробка.
Оборудование: коробок, линейка.
Изучение условия (линейка деревянная есть, коробок картонный, помятый и пустой, в наличии),
построение теоретической модели (после
несложных преобразований можно получить, что объем коробка рассчитывается по
формуле , где - длина, ширина и высота коробка), разработку
экспериментальной установки (что лучше
прикладывать линейку к коробку, или коробок к линейке), проведение
предварительных измерений (длина линейки
больше длины коробка - измерения проводить можно) опустим, перейдем к
непосредственно к результатам измерений, которые представим в Таблице 1.Как часто при проверке экспериментальных работ
основную часть времени приходится тратить на длинные выкладки расчета
погрешностей - доходит до того, что создается впечатление, что кроме
погрешностей в работе больше ничего нет.
Сразу
подчеркнем, мы глубоко убеждены в том, что без
оценки погрешностей любой экспериментальный результат имеет нулевую ценность. Однако
расчеты погрешностей должны разумно дополнять основную работу - проведение
измерений и получение окончательного результата. Здесь мы приведем только
краткую сводку порядка и правил расчета
погрешностей, а с некоторыми замечаниями по их обоснованию вы можете познакомиться
в специальной литературе (если это вам интересно), более того, можете быть
уверены в том, что теория погрешностей является настоящей научной теорией, со
своими аксиомами, правилами математических выводов, экспериментальным
подтверждением и т.д.
Отметим,
что приводимая вами погрешность измерений (как и любое иное число, фигурирующее
в физике) должна иметь явный смысл. Так, например, записывая длину стола в виде
, мы ни в коем случае не утверждаем, что длина стола
изменяется в пределах от 129 до 141 сантиметра! Смысл погрешности заключается в
том, что с некоторой вероятностью (которая называется доверительной) истинное
значение длины стола лежит в указанном интервале. Заметьте, не точно лежит в
этом интервале, а с некоторой доверительной вероятностью. Иными словами экспериментатор
при правильном использовании теории погрешностей оставляет за собой право на
ошибку. В серьезных научных исследованиях доверительная вероятность принимается
равной 99,5%, в учебных лабораториях принимается доверительная вероятность в
95%. Заметим, что интервал ошибки рассчитывается исходя из заданной
доверительной вероятности, а не наоборот. Приводимые ниже правила и позволяют
получить величину ошибки для указанной доверительной вероятности.
Если результат измерения снимается
непосредственно с измерительного прибора, то такое измерение называется прямым. На результат такого измерения
влияет множество факторов: посмотрел на стрелку под другим углом, досталась
искривленная линейка, рядом с лабораторией проехал трамвай, сама изменяемая
величина по некоторым причинам немного изменилась (например, при измерении
диаметра шарика длины разных диаметров могут быть различными) и т.д. Все эти
факторы приводят к тому, что результаты измерений различаются, наличие такого
разброса требует проведения нескольких измерений, результаты которых обозначим .
|