فیزیک دهم_فصل اول_اندازه گیری:خطا و دقت

زمان مطالعه: ۵ دقیقه

خطا و دقت

 اندازه گیری :

تعریف : به مقایسه یک کمیت با یکای همان کمیت اندازه گیری گویم . نتیجه این مقایسه را با یک عدد بیان میکنیم که اندازه کمیت نام دارد .

در اندازه گیری کمیت های فیزیکی مانند دما ، جرم ، شتاب و … قطعیت وجود ندارد و همواره اندازه دارای مقداری خطا خواهد بود . با انتخاب وسیله های دقیق و روش های صحیح اندازه گیری ، تنها می توان خطای اندازه گیری را کاهش دهیم ، ولی هیچ گاه نمی توان آن را به صفر برسانیم .

با وجود این ، توجه به عوامل زیر نقش مهمی در افزایش دقت اندازه گیری دارد :

  1. دقت وسیله اندازه گیری
  2. مهارت شخصی که اندازه گیری می کند
  3. تعداد دفعاتی که اندازه گیری می شود

دقت وسیله اندازه گیری :

کمترین مقداری را که یک وسیله اندازه گیری می تواند اندازه بگیرد ، را دقت اندازه گیری آن وسیله گویند . مثلا ترازویی که بر حسب یک میلی
گرم مدرج شده است ، دقت آن برابر یک میلی گرم است .

 

دقت وسیله اندازه گیری

دقت وسیله اندازه گیری

 

دقت اندازه گیری به دقت شخص و دقت وسیله اندازه گیری وابسته است ، هر چه دقت شخص و وسیله اندازه گیری بیشتر باشد اندازه عدد بدست آمد به مقدار واقعی بیشتر است . نتیجه هر اندازه گیری که بصورت یک عدد بیان می شود باید ، عدد را به گونه ای نوشته که دقت وسیله را تغییر ندهد .

مهارت شخصی ، که اندازه می گیرد :

مهارت شخصی ، که اندازه می گیرد بر روی دقت اندازه گیری بسیار موثر است . شخصی که در بطور عمود نگاه می کند دقیق تر اندازه گیری می کند.

 

دید عمودی B دقیق تر است

دید عمودی B دقیق تر است

 

تعداد دفعات اندازه گیری : 

برای اینکه معمولاً نمی توان اندازه واقعی یک کمیت را بیان کرد بهترین روش برای نزدیک شدن به مقدار واقعی یک کمیت ، آن است که کمیت مورد نظر را چند بار اندازه گرفته و میانگین مقادیر به دست آمده را محاسبه کنیم . بدیهی است هر چه تعداد دفعات اندازه گیری بیشتر باشد مقدار میانگین به مقدار واقعی نزدیک تر می شود .

نکته : در این روش اگر مقدار یک کمیت اندازگیره شده با بقیه عدد های اندازگیری شده خیلی اختلاف داشته باشد آن را در نظر نمی گیریم . اگر تعداد ارقام میانگین بیشتر از ارقام هر یک از اعداد گزارش شده باشد حاصل میانگین را طوری گرد می کنیم که تعداد ارقامش با  گزارشات یکی باشد.

رقم های با معنا :

تعریف : رقم هایی که بعد از اندازه گیری یک کمیت گزارش می شود را رقم های با معنا گویند .

برای تعیین رقم‌های با معنا که نتیجه یک اندازه‌گیری هستند ، رقم‌ها را از سمت چپ به راست می شماریم . صفر‌هایی که قبل از اولین رقم سمت چپ نوشته میشوند ، جزء رقم‌های با معنا به حساب نمی آیند . این صفرها به هنگام تبدیل یکاها ظاهر می شوند و تبدیل یکاها نباید تعداد رقم‌های با معنا را تغییر دهد .

مثال از اعداد با معنا و غیر قطعی

مثال از اعداد با معنا و غیر قطعی

 

مثلاً اگر جرم یک جسم برابر ۳۰ گرم گزارش شده باشد جرم این جسم بر حسب کیلوگرم برابر ۰/۰۳ است . مقدارهای ۳۰gr و ۰/۰۳Kg هر دو دارای دو رقم با معنا هستند . صفرهایی که بین اعداد قرار می گیرند جزو رقم های با معنا محسوب می شوند . مثلا عدد ۲۲۰۵۰۳ دارای ۶ رقم معنادار است .

به آخرین رقم سمت راست عدد اندازه‌گیری شده رقم غیر قطعی گفته می شود . مثلاً برای عدد ۴۵/۱۹ چهار رقم با معنا داشته و عد ۹ رقم غیر قطعی آن است .

 

درک ارقام با معنا و غیر قطعی

درک ارقام با معنا و غیر قطعی

 

تخمین مرتبه ی بزرگی در فیزیک :

مقدار تقریب هر وسیله اندازه گیری کوچکترین مقداری است که وسیله می تواند آن را اندازه بگیرد . مثلاً اگر طول جسمی را با یک خط کش که تا میلی متر مدرج شده است اندازه بگیریم نباید عددی کوچکتر از میلی متر برای نتیجه گیری بیان کنیم .

گاهی اوقات برای شناخت یک موضوع و کمیت های وابسته به آن نیاز داریم اندازه ها را هر چند غیر دقیق (تقریبی) در علم یا حتی زندگی به کار ببریم . برای این کار از فرایند تخمین  استفاده می کنیم .

 

تخمین و گرد کردن اعداد

تخمین و گرد کردن اعداد

 

معمولا در موارد زیر از تخمین استفاده می شود .

  1. دقت بالا در محاسبات اهمیت چندانی نداشته باشد.
  2. همه یا بخشی از داده های مورد نیاز در دسترس نباشد.
  3.  زمان کافی برای محاسبه دقیق نداشته باشیم.

وسیله اندازه گیری طول :

کولیس ورنیه دار :

 قطر داخلی و خارجی یک لوله را نمی‌توان با دقت و به آسانی با یک خط کش مدرج اندازه گرفت. برای اندازه گیری دقیق‌تر آنها از کولیس استفاده می‌شود . کولیس از ترکیب یک خط کش مدرج و یک ورنیه متحرک درست شده است .

خط کش ورنیه دارای دو شاخک است شاخک‌های کوچک برای اندازه گیری قطر داخل و شاخک‌های بزرگ برای اندازه گیری قطر خارجی اجسام بکار می‌رود . خط کش برحسب میلیمتر مدرج شده ورنیه دارای درجه بندی کوچکی است که اغلب شامل ۱۰ قسمت بوده و معادل ۹ میلیمتر است یعنی ۹ میلیمتر در روی خط کش کوچک‌تر است.

با این نوع کولیس به آسانی می‌توانیم تا ۱/۱۰ میلیمتر را اندازه بگیریم . دقت اندازه گیری کولیس از تقسیم کردن یک درجه خط کش به تعداد تقسیمات ورنیه به دست می‌آید . برخی از انواع کولیسها برای اندازه گیری عمق یک تیغه باریک دارند که به ورنیه متصل است و با آن حرکت می‌کند.

اگر صفر ورنیه بر صفر خط کش منطبق باشد انتهای تیغه بر انتهای خط کش منطبق می‌گردد . در صنعت برای اندازه گیری قطر گلوله و سیلندر و پیستون و طول وسایل مختلف از انواع کولیس‌ها با بزرگی‌های مختلف استفاده می‌شود.

اندازه گیری با کولیس

اندازه گیری با کولیس

ریزسنج :

ریزسنج وسیله ای است که برای اندازه گیری طول بکار می رود . ریزسنج از کولیس دقیق تر بوده و برای اندازه گیری طول با دقت های بالا بکار می رود .

ریزسنج از یک استوانه ثابت مدرج ، یک استوانه متحرک مدرج که می تواند روی استوانه ثابت بچرخد و جابجا شود و یک کمان فلزی متصل به استوانه ثابت تشکیل می شود .

گام ریزسنج عبارت است از مقدار جابجایی استوانه متحرک در طول استوانه ثابت به ازای هر دور چرخش و به نحوه طراحی و دقت دستگاه بستگی دارد. گام ریزسنج می تواند ۱ میلی متر یا نیم میلی متر باشد .

 

اندازه گیری با ریزسنج

اندازه گیری با ریزسنج

 

مثال:دقت اندازه‌گیری دماسنجی ۰/۱ درجه سلسیوس می‌باشد، منظور از این عدد چیست؟

حل: یعنی کوچکترین مقداری را که به کمک این دماسنج می‌توان اندازه‌گیری کرد ۰/۱ درجه سلسیوس بوده و فاصله بین هر دو درجه بندی متوالی نیز ۰/۱ درجه سلسیوس می‌باشد.

برای بازگشت به فصل اول فیزیک دهم مبحث تبدیل یکا ها اینجا کلیک کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *