Погрешности при измерении физических величин

При измерении любой физической величины принципиально невозможно определить истинное значение этой величины.

Погрешности измерений могут быть связаны с техническими трудностями (несовершенство измерительных приборов, ограниченные возможности зрительного аппарата человека, с помощью которого во многих случаях регистрируются показания приборов и т.д.) и с целым рядом других факторов, которые трудно или невозможно учесть (колебания температуры воздуха, движение потоков воздуха вблизи измерительного прибора, вибрация измерительного прибора вместе с лабораторным столом и т.д.).

Разность между измеренным и истинным значением физической величины называется погрешностью (ошибкой) измерения.

Методические погрешности обусловлены недостатками применяемого метода измерения, несовершенством теории физического явления, к которому относится измеряемая величина, неточностью расчетной формулы. Например, при взвешивании тела на аналитических весах методическая ошибка может быть связана с тем, что не учитываются неодинаковые выталкивающие силы, действующие со стороны окружающего воздуха на тело и разновесы.

Методические погрешности могут быть уменьшены при измерении и усовершенствовании метода измерения, при введении уточнений или поправок в расчетную формулу.

Приборные погрешности вызываются несовершенством конструкции и неточностью изготовления измерительных приборов. Например, ход секундомера может изменяться при резких колебаниях температуры, шкала может неточно совпадать с осью вращения его стрелки, влажность повлиять на величину деления деревянной линейки и т.д.

Уменьшение приборной погрешности достигается применением более точных (но вместе с тем и более дорогостоящих) приборов. Полностью устранить приборную погрешность невозможно.

Случайные погрешности вызываются многими факторами, неподдающимися учету. Например, на показания чувствительных весов могут повлиять: вибрация здания от проезжающих по улице автомобилей; пылинки, оседающие на чашках весов во время взвешивания и т.д.

Полностью избавиться от случайных погрешностей невозможно, но их можно уменьшить за счет многократного повторения измерений. При этом влияние факторов, приводящих к завышению и к занижению результатов измерений, может частично компенсироваться.

Учет погрешности измерений позволяет определить интервал значений, в котором лежит истинное значение этой величины. Например, каждый груз из набора грузов имеет номинальное значение массы 100 г, погрешность меры ± 1 г. Следовательно, истинное значение груза находится в интервале (100 – 1) г < m < (100 + 1) г, т.е. 99 г < m < 101 г.

Абсолютные погрешности прямых измерений