Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лабораторные работы по механике.pdf
Скачиваний:
477
Добавлен:
10.02.2015
Размер:
3 Мб
Скачать
☆

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. АЛГОРИТМЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Результаты измерений некоторой физической величины f должны быть представлены в виде

f = f ±∆f , α.

где f называется средним значением величины f, ∆f − пределом абсо-

лютной погрешности измерения, α − доверительной вероятностью.

Такая запись означает, что истинное значение величины f с вероятностью α лежит в границах доверительного интервала [f − ∆f , f + ∆f ].

Обработка результатов прямых измерений

1.Полученные результаты отдельных измерений xi занесите в таблицу.

2.Вычислите среднее арифметическое

 

1

n

 

x =

∑xi

(1)

 

n

i=1

 

3. Определите среднеквадратичную погрешность среднего значения

 

 

1

n

 

 

Snx =

∑(xi − x )2 .

(2)

 

 

 

n (n −1) i=1

 

4.По заданному значению коэффициента надежности α и известному числу измерений по таблице из Приложения 2 определите коэффици-

ент Стьюдента tα,n.

5.Определите инструментальную погрешность измерительного прибора

∆xи (по паспортным данным, по классу точности, либо как половина цены минимального деления шкалы прибора).

6.Рассчитайте предел абсолютной погрешности измерения

∆x =

(∆xи )2 +(Snx tα,n )2

.

(3)

Для упрощения расчетов можно сначала отдельно рассчитать величины, стоящие в формуле (3) в скобках. Если одна из них в 2 или более раза меньше другой, то ею можно пренебречь и необходимость возведения во вторую степень и извлечения квадратного корня отпадет.

7. Вычислите относительную погрешность

E = ∆x 100%

(4)

x

 

8. Результат измерения представьте в виде:

 

x = x ± ∆x, α.

(5)

141

Обработка результатов косвенных измерений

Если искомая величина F = F(x,y,...,z) является функцией одной или нескольких величин x,y,...,z, получаемых в ходе прямых измерений, алгоритм оценки погрешности таков.

По алгоритму описанному выше найдите погрешности прямых измерений ∆x,∆y,...,∆z. При этом не обязательно проводить одинаковое число измерений каждой из величин x,y,...,z.

Рассчитайте среднее значение величины F

 

 

= F(x, y,..., z)

(6)

F

Найдите выражения для частных производных функции F, по перемен-

ным x,y,...,z:

 

 

 

∂F

,

∂F

, ,

∂F

 

 

 

(7)

 

 

 

∂x

 

∂z

 

 

 

 

 

 

 

∂y

 

 

 

 

 

 

Оцените искомую погрешность ∆F по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∆F =

∂F

 

2

 

 

∂F

 

2

 

∂F

 

2

 

 

∆x

+

∂y

∆y

+ +

∆z

(8)

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

∂z

 

 

 

Заметим, что для часто встречающихся функций вида

F = Const xayb ... zc,

удобно пользоваться формулой, дающей слегка завышенную по сравнению с (7) оценку погрешности:

 

 

 

 

a

 

∆x +

 

b

 

∆y

+ +

 

c

 

∆z

 

(9)

∆F = F

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

y

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результат измерения представьте в виде:

 

 

 

 

 

 

 

 

F =

 

± ∆F,

α.

 

 

 

(10)

 

F

 

 

 

142

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ТАБЛИЦА КОЭФФИЦИЕНТОВ СТЬЮДЕНТА.

n

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,70

0,80

0,90

0,95

0,98

0,99

 

 

 

 

 

 

 

2

2,0

3,1

6,3

12,7

31,8

63,7

3

1,3

1,9

2,9

4,3

7,0

9,9

4

1,3

1,6

2,4

3,2

4,5

5,8

5

1,2

1,5

2,1

2,8

3,7

4,6

6

1,2

1,5

2,0

2,6

3,4

4,0

7

1,1

1,4

1,9

2,4

3,1

3,7

8

1,1

1,4

1,9

2,4

3,0

3,5

9

1,1

1,4

1,9

2,3

2,9

3,4

10

1,1

1,4

1,8

2,3

2,8

3,3

11

1,1

1,4

1,8

2,2

2,8

3,2

12

1,1

1,4

1,8

2,2

2,7

3,1

13

1,1

1,4

1,8

2,2

2,7

3,1

14

1,1

1,4

1,8

2,2

2,7

3,0

15

1,1

1,3

1,8

2,1

2,6

3,0

16

1,1

1,3

1,8

2,1

2,6

2,9

17

1,1

1,3

1,7

2,1

2,6

2,9

18

1,1

1,3

1,7

2,1

2,6

2,9

19

1,1

1,3

1,7

2,1

2,6

2,9

20

1,1

1,3

1,7

2,1

2,5

2,9

...

...

...

...

...

...

...

∞

1,0

1,3

1,6

2,0

2,3

2,6

 

 

 

 

 

 

 

143