Номер 5, страница 220 - гдз по физике 9 класс учебник Шахмаев, Бунчук

Приложения. Приложение 2. Учет погрешностей измерений в лабораторных работах. Запись результатов измерений - номер 5, страница 220.

Условие.

5. С чем связаны ошибки, возникающие при использовании измерительных приборов? Как можно убедиться в существовании таких ошибок?

Решение.

С чем связаны ошибки, возникающие при использовании измерительных приборов?

Ошибки, или погрешности, возникающие при использовании измерительных приборов, связаны с рядом факторов, которые можно разделить на три основные группы:

1. Систематические (инструментальные) погрешности. Они связаны с несовершенством самого измерительного прибора или метода измерения. К причинам их возникновения относят:
- Неточность изготовления или градуировки шкалы прибора.
- Конструктивные дефекты прибора.
- Износ деталей прибора в процессе эксплуатации.
- Неправильная установка или калибровка прибора перед измерениями.
- Влияние самого прибора на измеряемую величину (например, вольтметр с низким сопротивлением изменяет напряжение в измеряемой цепи).
Эти погрешности постоянны или закономерно изменяются при повторных измерениях одной и той же величины.

2. Случайные погрешности. Они возникают из-за множества неконтролируемых факторов и приводят к тому, что результаты повторных измерений одной и той же величины несколько отличаются друг от друга. Причины их появления:
- Несовершенство органов чувств наблюдателя (например, ошибка параллакса при считывании показаний со стрелочного прибора).
- Колебания внешних условий (температуры, влажности, давления, вибрации, электромагнитных полей).
- Нестабильность самой измеряемой величины.
- Психофизиологические особенности экспериментатора (например, разное время реакции).
Эти погрешности непредсказуемы по знаку и величине в каждом отдельном измерении.

3. Промахи (грубые ошибки). Это ошибки, значительно превышающие ожидаемые случайные и систематические погрешности. Они обычно возникают из-за невнимательности экспериментатора или неисправности оборудования. Примеры:
- Неправильное считывание или запись показаний прибора (например, 61 вместо 16).
- Неправильное использование прибора.
- Внезапный сбой в работе аппаратуры.

Ответ: Ошибки при использовании измерительных приборов связаны с несовершенством самих приборов и методов измерения (систематические погрешности), влиянием множества неконтролируемых случайных факторов (случайные погрешности), а также с неверными действиями экспериментатора или сбоями оборудования (промахи).

Как можно убедиться в существовании таких ошибок?

Убедиться в существовании ошибок измерений можно несколькими способами, которые зависят от типа ошибки:

1. Для случайных ошибок: необходимо провести многократные измерения одной и той же физической величины при неизменных условиях. Если получаемые значения немного отличаются друг от друга (разбросаны вокруг некоторого среднего значения), это прямо указывает на наличие случайных погрешностей. Чем больше разброс данных, тем больше случайная погрешность.

2. Для систематических ошибок: их обнаружить сложнее, так как они повторяются в каждом измерении. Убедиться в их существовании можно:
- Сравнив показания используемого прибора с показаниями другого, заведомо более точного (эталонного) прибора. Если наблюдается постоянное расхождение в результатах, значит, присутствует систематическая ошибка.
- Измерив с помощью прибора величину, значение которой точно известно (например, температуру кипения дистиллированной воды при нормальном атмосферном давлении, которая равна 100 °C). Отклонение результата от известного значения укажет на систематическую ошибку.
- Проведя измерения той же величины принципиально другим методом. Если результаты, полученные разными методами, систематически отличаются, это свидетельствует о наличии погрешности в одном или обоих методах.

3. Для промахов: их существование становится очевидным при анализе ряда измерений. Промах проявляется как результат, который резко выделяется на фоне остальных, "правильных" значений. Например, в ряду измерений длины 10.1 см, 10.2 см, 10.0 см, 15.1 см, 10.1 см значение 15.1 см является явным промахом.

Ответ: В существовании случайных ошибок можно убедиться, проведя многократные измерения и заметив разброс результатов. Систематические ошибки выявляются путем сравнения с эталонным прибором, измерения известной величины или использования другого метода измерения. Промахи обнаруживаются как результаты, резко отличающиеся от остальных в серии измерений.