Материал: 1700

В. А. ФЕДОРУК, А. В. ТЮКИН, Н. А. ИВАНОВ

РУКОВОДСТВО К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

ПО ФИЗИКЕ

Теория погрешностей. Механика и явления переноса

Омск • 2015

Введение

Внастоящее руководство включены основные лабораторные работы по теории погрешностей, механике и явлениям переноса, выполняемые студентами первых курсов всех специальностей и направлений подготовки бакалавров на кафедре физики ФГБОУ ВПО «СибАДИ».

Вучебно-методическом пособии подробно, с использованием примеров, рассмотрены приближённые вычисления и теория погрешностей при измерениях физических величин [1, 2].

Данное учебно-методическое пособие включает в себя теоретический материал [3, 4] и описание 5 лабораторных работ:

1) по теории погрешностей (№1),

2) механике (№3 и 4),

3) явлениям переноса (№9 и 10).

Причём две из них (№1 и 4), содержат по два независимых друг от друга упражнения разного уровня сложности, что позволяет дифференцированно использовать их при подготовке как бакалавров (упражнение №1), так и специалистов (упражнение №2).

Лабораторные работы по механике (№3 и 4) выполняются на модульном учебном комплексе МУК-М.

Лабораторная работа №9 реализована только в компьютерном варианте и позволяет определять коэффициенты теплопроводности некоторых строительных материалов (кирпича, бетона и др.).

Лабораторные работы №3 и 4 (упражнение №2) разработаны доцентом В. А. Федоруком. Упражнение №1 (лабораторной работы №4) выполнено доцентом Н. А. Ивановым. Компьютерная реализация

лабораторных работ №3, 4, 9 и 10 осуществлена доцентом А. В. Тюкиным.

В каждой лабораторной работе излагаются основные понятия и законы изучаемого явления, даётся вывод рабочих формул, методика измерений, порядок выполнения работы и обработки результатов измерений.

Авторы выражают глубокую признательность рецензентам: д-ру техн. наук, проф., зав. кафедрой физики ОмГТУ В. И. Сурикову и канд. физ.-мат. наук, доц., зав. кафедрой «Физика, математика, медицинская информатика» ОмГМА Ю. Б. Никитину.

3

1. ПРИБЛИЖЁННЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ

1.1. Значащие цифры

Нули, стоящие в числе слева, значащими цифрами не считаются. Нули в середине числа – значащие цифры. Нули в конце числа, не являющегося целым, – значащие цифры. Например, в числе 0,08040 первые два нуля – не значащие, а третий и четвёртый – значащие.

Нули, поставленные в конце целого числа взамен неизвестных цифр и служащие лишь для определения разрядов остальных цифр, значащими не считаются. В подобных случаях нули в конце числа лучше не писать и заменять их соответствующей степенью числа 10. Например, если число измерено с абсолютной погрешностью ±100, то это число должно быть записано в виде 42·102 или 4,2·103. Такая запись подчёркивает, что в данном числе содержатся лишь две значащие цифры.

1.2.Правила подсчёта цифр

1.При сложении и вычитании в результате сохраняют столько десятичных знаков, сколько их содержится в числе с наименьшим количеством десятичных знаков.

Например, перед сложением приближённых чисел 0,374; 13,1 и 2,065 первое и третье из них нужно округлить до сотых, а в окончательном результате сотые отбросить:

0,37 + 13,1 + 2,06 ≈ 15,5.

2. При умножении и делении в результате сохраняют столько значащих цифр, сколько их имеет приближённое число с наименьшим количеством значащих цифр.

Например, результат расчёта выражения 68,04 7,2 должен

20,1

содержать только две значащие цифры (по количеству значащих цифр в числе 7,2):

68,04 7,2 68,0 7,2 24,4 24. 20,1 20,1

Исключение из этого правила допускается в тех случаях, когда один из сомножителей произведения начинается с единицы, а сомножитель, содержащий наименьшее количество значащих цифр, –

4