ПЕРЕДМОВА

Ці методичні вказівки містять опис лабораторних робіт, виконуваних студентами 1 курсу всіх спеціальностей у лабораторії механіки Харківської національної академії міського господарства. В них міститься необхідна інформація щодо підготовки, виконання та звітності про лабораторну роботу.

Головною метою вказівок є намір не тільки всебічно проілюструвати фізичні явища і закони, але і навчити студента їх спостерігати і перевіряти дослідним шляхом. Вони мають сприяти оволодінню технікою фізичного експерименту, отриманню навичок самостійної дослідницької роботи та виробленню вмінь застосовувати теоретичні знання для аналізу і розв’язання конкретних інженерних задач.

У вказівках представлені різні варіанти вимірювань однієї і тієї ж величини, завдяки чому студент отримує уявлення про розмаїття методів фізичних досліджень.

У кожній лабораторній роботі подається короткий виклад понять, законів, явищ та фізичної основи використаного методу. При цьому передбачається самостійне вивчення підручника, оскільки лабораторна робота може виконуватися студентом ще до прочитання відповідної лекції.

Особлива увага надається безпосереднім вимірюванням та обробці результатів. Щоб правильно оцінити їх надійність і точність, необхідно знати правила користування основними обчислювальними і вимірювальними приладами, основи теорії похибок.

При підготовці до лабораторної роботи студент повинен вивчити ці методичні вказівки, а також відповідні теоретичні положення, користуючись підручником чи конспектом лекцій. Як основний підручник рекомендується "Курс загальної фізики" І.В.Савельєва.

Методичні вказівки узагальнюють надбання співробітників кафедри фізики ХНАМГ, які протягом багатьох попередніх років робили певний внесок у створення фізичної лабораторії, що відповідає програмі курсу фізики для технічних вузів. Вони написані з урахуванням досвіду методичного забезпечення лабораторного практикуму у вищих навчальних закладах України.

1. Основні положення теорії похибок

Вимірювання– знаходження значень фізичної величини дослідним шляхом за допомогою спеціальних технічних засобів та її порівняння з іншою однорідною величиною, прийнятою за одиницю вимірювання. Розрізняють два типи вимірювань фізичних величин – прямі та непрямі (посередні). У разі прямих вимірювань значення фізичної величини знаходять безпосередньо за допомогою приладу. Наприклад, значення температури і тиску знаходять за показами термометра та барометра відповідно. При непрямих вимірюваннях значення фізичної величини знаходять на основі прямих вимірювань інших величин, пов’язаних з шуканою величиною певною функціональною залежністю. Наприклад, прискорення вільного падіння g тіл, при використанні оборотного фізичного маятника, можна знайти за формулою де період коливань Т і приведена довжина l_пр визначаються прямими вимірами.

Будь-яке вимірювання супроводжується похибками вимірювань. Похибки бувають систематичні, випадкові і надмірні (грубі помилки, промахи).

Систематичні похибки зумовлені незмінними факторами, до яких відносяться похибки засобів вимірювань (інструментальні похибки) та похибки використовуваного методу вимірювань (методичні похибки). Систематичні похибки можна зменшити, якщо застосувати більш досконалі прилади та методи вимірювань.

Промахи зумовлені неправильними діями експериментатора або несправністю вимірювальних приладів (інструментів), тому їх виключають із результатів спостережень.

Випадкові похибки зумовлені різницею результатів при повторних вимірюваннях. Їх зміни мають статистичний характер і тому можуть бути обраховані методами теорії імовірностей.