Практикалық сабақ №7,8 Көлемді өлшеу және тығыздықты табу Қажетті құрал-жабдықтар:Таразы, сызғыш, штангенциркуль, микрометр, мензурка, өлшенетін шарлар, өшіргш, циллиндр
№1.Тапсырма. Шардың, өшіргіштің көлемін микрометрмен, штангенциркульдің көмегімен анықтау.
№2.Тапсырма. Шардың, өшіргіштің көлемін мензурканың көмегімен анықтау.
№3.Тапсырма.Таразының көмегімен зерттелетін заттың массасын өлшеу.
№4.Тапсырма.Массасы мен көлемі анықталған заттардың тығыздығын табу.
№5.Тапсырма. Осы жүргізілген өлшеулердің нәтижесін бағалау әдісімен табу.
Теориялық мәліметтер: Тікелей және жанама өлшеулердің нәтижелерін өңдеу.
1. Тікелей өлшеулердің нәтижелерін өңдеу.
Қателіктер теориясында өлшенетін шаманың ақиқат мәнінің шындыққа ең жақын келетін бағалауы өлшеулер мәліметтерінен алынған орташа арифметикалық екенін қатаң түрде математикалық, дәлелдеуге мүмкіндік беретін әдіс бар, яғни
(11) ал параметрінің ең дұрыс бағалауы болып s-шамасы табылады.
(12)
S-жекелеген өдшеудің орташа квадраттық қателігі деп
(13)
Орташа арифметикалық мәннің абсолют қателігінің шамасының бағалауы болып табылатын орташаның орташа квадраттық қателігі –деп белгіленеді.
(14)
ал, (15) t=
(Бұл формуланың қорытылуы [3] әдебиеттің 23-ші бетінен таба аласыз).
Өлшенетін шаманың ақиқат мәнінің а жуықталған бағалауы деп орташа арифметикалық шама аталады. Осы бағалауды нақтылау үшін алынған нәтиженің қателігі х қандай екенін көрсету қажет, яғни оның ақиқат мәннен а абсолют ауытқудың х қандай екенін көрсету керек.
Ақиқат мәннен а абсолют ауытқуының шамасын абсолют қателік деп немесе орташа мәннің сенімділік интервалы деп атайды. Абсолют қателік (сенімділік интервалы) х деп белгіленеді.
Өлшеулер сериясының нәтижесінің сенімділігі (сенімділік интервалы) өлшеніп отырған шаманығ ақиқат а мәнінің берілген сенімділік интервалына түсуінің ықтималдылығы Р деп аталады. Р шамасы бірліктің бөлігімен немесе процентпен өрнектеледі. Сенімділік интервалының шамасы үлкейген сайын, іздеп отырған а шаманың осы интервалға түсуінің сенімділігі де артады.
Яғни, ықтималдылығы Р болатын және абсолют қателік көрсетілсе, онда өлшенетін шама туралы толық мәліметтер алуға болады деген сөз.
х= мәні де көп тараған, оған сәйкес келетінықтималдылық мынаған тең Р=0,95 . Егер x=3 алсак,, онда Р=0,997.
Өлшеу саны өте аз болған жағдайда а үшін сенімділік интервалының шекарасын бағалау үшін t коэффицент енгізеді. Бұл коэффицентті 1908 жылы өз еңбектерін "Student" деген бүркеншік атпен жариялап жүрген ағылшын математигі және химигі В.С.Госсет ұсынған болатын. t коэффиценті Стьюдент коэффиценті деп аталады.
t= (16)
Мұнда -(14) қатынастан анықталатын орташа мәннің орташа квадраттық қателігі.
п аз болған кезде кездейсоқ шама қалыпты заңның (8) таралуына (Гаусс заңы) бағынбайды. Бұл жағдайдағы кездейсоқ шамалардың таралу заңы Стьюдент таралуы деп аталады.
2-кесте
п/Р
0,6
0,7
0,9
0,95
0,99
2
1,38
2,0
6,31
12,71
13,66
3
1,06
1,3
2,92
4,30
9,92
4
0,98
1,3
2,35
3,18
5,84
5
0,94
1,2
2,13
2,78
4,60
6
0,92
1,2
2,02
2,57
4,03
7
0,90
1,2
1,94
2,45
3,71
8
0,90
1,1
1,90
2,36
3,50
9
0,90
1,1
1,86
2,31
3,36
10
0,88
1,1
1,83
2,26
3,25
Белгілібip шамаға тең ықтиималдылықты Р бере отырып, п белгілі болған жағдайда кесте бойынша Стьюдент коэффицентініңt мәнін анықтауға болады. Онда (14) бойынша алдын ала -қателікті анықтап, нәтиженіңқателігін х мына формуламен бағалауға болады:
(17)
Бұдан соң өлшеу нәтижесін мына түрде жазуға болады:
немесе a= .
Р( ) (18)
Ескерту: Гаусс пен Стьюденттің таралу заңдарының арасындағы елеулі айырмашылықтың п-тің аз жағдайында ғана байқалатын болғандықтан п-өлшеу саны аз жағдайда n 20 өлшеу нәтижесінің қателігін дұрыс бағалау үшін 2-кестені пайдалануға болады. Сонымен ьірге өлшеулер нәтижесінің абсолют қателігінің х шамасы өздігінен өлшеу дәлдігін анықтай алмайды. Өлшеудің дәлдігін бағалау үшін өлшеулер нәтижесінің абсолют қателігінің х орташа арифметикалық мәніне қатынасына тең болатын салыстырмалы қателік деп аталатын ұғымды енгіземіз: =±
Әдетте бұл қателік процентпен өрнектеледі: =± (19)