Планирование научного эксперимента и обработка экспериментальных данных. Яворский В.А. - 3 стр.

1. Введение
      Предлагаемое учебно-методическое пособие предназначено для студентов 1-4 курсов
МФТИ, выполняющих работы в лабораторном практикуме. В пособии изложены основы
планирования эксперимента, анализа экспериментальных данных, правила ведения
лабораторного журнала и оформления результатов эксперимента.

2. Измерение физических величин
Типы величин

       Предметом исследования в науке являются самые разные объекты. При всем
разнообразии их характеристик они делятся на качественные (цвет, наличие признака) и
количественные (вес, длина, площадь, объем, скорость изменения). В этой работе
рассматриваются только количественные величины.
       Для определения абсолютного значения некоторой физической величины ее
сравнивают с эталоном, который считается единицей величины. Например, единицей длины
является метр, времени – секунда, и т.д. При этом нужно понимать, что в процессе
эксперимента экспериментатор сравнивает измеряемую величину не с самим эталоном, а с
показаниями некоторого прибора, т.е. понятие эталона является абстрактным.
       Различают прямое и косвенное измерения. Наиболее простым является прямое
измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно с помощью
измерительного прибора. Например, длина измеряется линейкой, напряжение – вольтметром,
температура – термометром и т.п. Если прямые измерения невозможны, используют
косвенные измерения. В них искомое значение величины находят на основании известной
зависимости этой величины от других, допускающих прямое измерение. Например, среднюю
плотность тела можно измерить по его массе и геометрическим размерам, электрическое
сопротивление резистора – по падению напряжения на нем и току через него, и т.п.
       Измерения могут быть выполнены как однократные и многократные. Однократное
измерение дает единственный результат, который принимают за окончательный результат
измерения значения искомой величины. Многократное измерение проводят путем
повторения однократных измерений одной и той же постоянной физической величины, оно
приводит к получению набора данных. Окончательный результат многократного измерения,
как правило, находят из набора данных в виде среднего арифметического результатов всех
отдельных измерений.
       Физические величины, встречающиеся в эксперименте, относят к следующим
основным типам:
       Случайная величина. Такая физическая величина связана со случайными
процессами, поэтому результат отдельного измерения не может быть однозначно предсказан
заранее. Вместе с тем, проведение достаточно большого количества измерений случайной
величины позволяет установить, что результаты измерений отвечают определенным
статистическим закономерностям. Их выявление, изучение и учет составляют неотъемлемую
часть любого эксперимента. В качестве случайных величин можно рассматривать, например,
скорость молекулы газа в фиксированный момент времени, отклонение значения амплитуды
сетевого напряжения от номинальной величины, время, необходимое для распада ядра
радиоактивного атома и т.п.
       Постоянная величина. К таким величинам должны быть отнесены физические
постоянные, например, скорость света в вакууме, заряд электрона, постоянная Больцмана и
т.п. Можно считать постоянными величинами также некоторые характеристики конкретного
объекта, находящегося при фиксированных условиях. Этот тип физических величин чаще
всего встречается в экспериментах, например, при определении длины образца, его массы,
теплоемкости и т.п. Однако многократные измерения постоянной величины могут дать
                                              3