Решение задач на измерение физических величин и оценку погрешностей

Photo

Я проанализировал текст и изображения. Здесь представлены четыре задания лабораторной работы. Сейчас я решу их по порядку.

Задание 1. Измерение диаметра шарика

  1. В пробирку положите 10-20 шариков.
  2. Измерьте линейкой длину получившегося ряда шариков L.
    Предположим, что длина ряда шариков, измеренная линейкой, равна 15 мм. То есть L = 15 мм.
  3. Вычислите средний диаметр одного шарика d.
    Чтобы вычислить средний диаметр шарика, нужно длину ряда шариков разделить на количество шариков.
    Предположим, что в ряду 15 шариков (n = 15). Тогда средний диаметр шарика:

    $d = \frac{L}{n} = \frac{15 \text{ мм}}{15} = 1 \text{ мм}$
    4. Зная цену деления линейки, определите погрешность измерения ΔL.
    Цена деления линейки – это наименьшее расстояние между двумя штрихами на линейке. Обычно это 1 мм. Погрешность измерения линейкой принимается равной половине цены деления.
    ΔL = 0.5 мм
    5. Вычислите погрешность, приходящуюся на один шарик Δd.
    Погрешность среднего диаметра шарика можно вычислить по формуле:

    $\Delta d = \frac{\Delta L}{n} = \frac{0.5 \text{ мм}}{15} \approx 0.033 \text{ мм}$
    6. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу.

n L, мм d, мм ΔL, мм Δd, мм
шарики 15 1 0.5 0.033

Задание 2. Измерение шага резьбы винта

  1. Измерьте длину всей резьбовой части винта L.
    Предположим, что длина резьбовой части винта, измеренная линейкой, равна 20 мм. То есть L = 20 мм.
  2. Подсчитайте количество оборотов резьбы винта n.
    Предположим, что количество оборотов резьбы винта равно 10. То есть n = 10.
  3. Вычислите шаг резьбы винта d.
    Шаг резьбы винта – это расстояние между двумя соседними витками резьбы. Его можно вычислить по формуле:

    $d = \frac{L}{n} = \frac{20 \text{ мм}}{10} = 2 \text{ мм}$
    4. Результаты запишите в таблицу.
    5. Запишите в таблицу погрешность измерения ΔL.
    Как и в предыдущем задании, погрешность измерения линейкой принимается равной половине цены деления.
    ΔL = 0.5 мм
    6. Вычислите и запишите погрешность, приходящуюся на один виток Δd.
    Погрешность шага резьбы винта можно вычислить по формуле:

    $\Delta d = \frac{\Delta L}{n} = \frac{0.5 \text{ мм}}{10} = 0.05 \text{ мм}$

n L, мм d, мм ΔL, мм Δd, мм
шаг винта 20 2 0.5 0.05

Задание 3. Измерение диаметра зерен пшена

  1. Горсть пшена подвиньте вплотную к линейке.
  2. Измерьте линейкой длину получившегося ряда зерен L.
    Предположим, что длина ряда зерен пшена, измеренная линейкой, равна 25 мм. То есть L = 25 мм.
  3. Подсчитайте количество n зерен, лежащих вдоль линейки.
    Предположим, что количество зерен пшена в ряду равно 20. То есть n = 20.
  4. Вычислите средний диаметр одного зернышка d.
    Чтобы вычислить средний диаметр зернышка пшена, нужно длину ряда зерен разделить на количество зерен.

    $d = \frac{L}{n} = \frac{25 \text{ мм}}{20} = 1.25 \text{ мм}$
    5. Результаты запишите в таблицу.
    6. Запишите в таблицу погрешность измерения ΔL.
    Как и в предыдущих заданиях, погрешность измерения линейкой принимается равной половине цены деления.
    ΔL = 0.5 мм
    7. Вычислите погрешность, приходящуюся на одно зернышко Δd.
    Погрешность среднего диаметра зернышка пшена можно вычислить по формуле:

    $\Delta d = \frac{\Delta L}{n} = \frac{0.5 \text{ мм}}{20} = 0.025 \text{ мм}$

n L, мм d, мм ΔL, мм Δd, мм
зерно 25 1.25 0.5 0.025
Сравните погрешность ΔL, мм с погрешностью Δd, мм и сделайте вывод.

Язык задания: Russian

В тексте задания содержатся 4 задания. Первые три задания уже решены. Сейчас я выполню задание 4.

Задание 4. Сравнение погрешностей

Сравним погрешности ΔL и Δd для каждого из трех случаев и сделаем вывод.

  • Шарик:

    • ΔL = 0.5 мм
    • Δd ≈ 0.033 мм
      В данном случае, погрешность измерения длины ряда шариков ΔL значительно больше погрешности, приходящейся на один шарик Δd. Это связано с тем, что погрешность измерения распределяется на большое количество шариков, что уменьшает погрешность измерения диаметра одного шарика.
    • Шаг резьбы винта:

    • ΔL = 0.5 мм

    • Δd = 0.05 мм
      Здесь также погрешность измерения длины резьбы ΔL больше погрешности, приходящейся на один виток резьбы Δd. Это объясняется тем, что погрешность измерения распределяется на несколько витков резьбы.
    • Зерно пшена:

    • ΔL = 0.5 мм

    • Δd = 0.025 мм
      Аналогично предыдущим случаям, погрешность измерения длины ряда зерен ΔL больше погрешности, приходящейся на одно зернышко Δd. Это происходит из-за распределения погрешности измерения на множество зерен.

Вывод:

Во всех трех случаях погрешность измерения длины ряда объектов (шариков, витков резьбы, зерен пшена) ΔL значительно больше погрешности, приходящейся на один объект Δd. Это связано с тем, что при измерении длины ряда объектов погрешность измерения распределяется на количество этих объектов, что существенно уменьшает погрешность измерения размера одного объекта. Использование большего количества объектов для измерения позволяет уменьшить погрешность измерения размера отдельного объекта.


[Объяснить подробнее]|Объясни подробно, почему погрешность измерения длины ряда объектов больше погрешности, приходящейся на один объект
[Привести примеры]|Приведи примеры из реальной жизни, где используется подобный подход для уменьшения погрешности измерений

thinking img
progress gif

Текст скопирован
Готово
Ошибка
×