Практическая работа №1, Физические величины и их измерение

Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто

30% recurring commission
Выплаты в USDT
Вывод каждую неделю
Комиссия до 5 лет за каждого referral

Практическая работа №1

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ И ИХ ИЗМЕРЕНИЕ

Физическая величина – это свойство, общее в качественном отношении многим физическим объектам (физическим системам, их состояниям и происходящим в них процессам), но в количественном отношении индивидуальное для каждого объекта, т. е. чтобы определить физическую величину, ее надо измерить.

Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем, как правило, с помощью специальных технических средств. Являясь одним из способов познания природы, измерения содействуют научным открытиям и их внедрению в практику. Изучение явлений природы, отыскание законов, которым эти явления подчинены, связаны с измерениями и сводятся в конечном итоге к определению количественных отношений, через которые вскрываются и качественные стороны изучаемых предметов и явлений. Как писал английский ученый В. Кельвин: «Каждая вещь известна лишь в той степени, в какой ее можно измерить».

I Решить задачи по вариантам

Примечание: использовать материал лекции: «Метрология: теории и средства измерений».

1. Рассмотрим понятия: вкус, масса, запах, эстетичность, скорость, давление. Какие из этих понятий должны быть отнесены к свойствам, а какие к физическим величинам, характеризующим свойства?

2. Сформулируйте различие между рядами величин:

Вариант 1 – 1; 3; 0,5 и 10 и 1 кг; 3 мин; 0,5 л; 10 см.

Вариант 2 – 0,3; 2; 4 и 9 и 0,3 кг; 2 мин; 4 л; 9 см.

Вариант 3 – 1; 5; 0,7 и 8 и 1 кг; 5 мин; 0,7 л; 8 см.

Вариант 4 – 3; 5; 0,3 и 7 и 3 кг; 5 мин; 0,3 л; 7 см.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Вариант 5 – 2; 3; 0,1 и 5 и 2 кг; 3 мин; 0,1 л; 5 см.

3. С какими единицами физических величин осуществлялось сравнение объектов, если в результате измерений были получены следующие значения:

Вариант 1 – 1 г; 10 Н; 3 Тл; 20 кг; 5 А; 0,1 В?

Вариант 2 – 2 г; 20 Н; 4 Тл; 30 кг; 6 А; 0,2 В?

Вариант 3 – 3 г; 30 Н; 5 Тл; 40 кг; 7 А; 0,3 В?

Вариант 4 – 4 г; 40 Н; 6 Тл; 50 кг; 8 А; 0,4 В?

Вариант 5 – 5 г; 50 Н; 7 Тл; 60 кг; 9 А; 0,5 В?

4. Примените другие единицы для выражения результатов измерений, приведенных в предыдущей задаче (каждый свой вариант). Как при этом изменится физический размер величины и ее числовое значение?

5. Проанализируйте основное уравнение измерения Q = nU, где Q – измеряемая физическая величина, U – единица измеряемой физической величины, n – отношение измеряемой величины к единице физической величины, на примере длины отрезка прямой в

Вариант 1 – 5 см с помощью линейки, имеющей деления в сантиметрах и

миллиметрах.

Вариант 2 – 6 см с помощью линейки, имеющей деления в сантиметрах и

миллиметрах.

Вариант 3 – 7 см с помощью линейки, имеющей деления в сантиметрах и

миллиметрах.

Вариант 4 – 8 см с помощью линейки, имеющей деления в сантиметрах и

миллиметрах.

Вариант 5 – 9 см с помощью линейки, имеющей деления в сантиметрах и

миллиметрах.

6. Выразите размерность математического определения дальности полета снаряда.

7. На примере существующих единиц времени, кратных основной единице – секунде, покажите сохраняемость размерности – качественной характеристики и изменяемость размера – количественной характеристики.

II Контрольные вопросы

1. Что называется физической величиной (ФВ) привести примеры физических величин.

2. Что является важным отличительным признаком измеряемых ФВ?

3. Какие характеристики имеют ФВ?

4. Как можно качественно различить измеряемую ФВ?

5. Что является количественной характеристикой измеряемой ФВ?

6. Что значит найти значение ФВ?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2

Изучение Федерального Закона РФ -ФЗ

«Об обеспечении единства измерений»

1. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ

В 1993 г. принят Закон РФ «Об обеспечении единства измерений». До того по существу не было законодательных норм в области метрологии. Правовые нормы устанавливались постановлением Правительства. По сравнению с положениями этих постановлений Закон установил немало нововведений – от терминологии до лицензирования метрологической деятельности в стране. Установлено четкое разделение функций государственного метрологического надзора: пересмотрены правила калибровки, введена добровольная сертификация средств измерений и др.

Разделы	Узловые вопросы и положения
1	2
Преамбула	Закон устанавливает...
Раздел I Общие положения	ст. 1. Основные понятия
Раздел II Единицы величин	ст. 6 Единицы величин

Реорганизация государственных метрологических служб, необходимость которых диктовалась переходом страны к рыночной экономики, фактически привела к значительной степени разрушения централизованной системы управления метрологической деятельности и ведомственных служб. Появление различных форм собственности послужило причиной возникновения противоречий между обязательностью государственных испытаний средств измерений, их поверки, государственным надзором и возросшей степенью свободы субъектов хозяйственной деятельности. К этому добавились и другие проблемы, связанные с необходимостью для России интеграции в мировую экономику. Таким образом, проблема пересмотра правовых, организационных, экономических основ метрологии стала весьма актуальной. Метрология относится к такой сфере деятельности, в которой основные положения обязательно должны быть закреплены именно законом, принимаемым внешним законодательным органом страны.

В самом деле, юридические нормы, непосредственно направленные на защиту прав и интересов потребителей, в правовом государстве регулируются стабильными законодательными актами.

2. РАССМОТРИМ СОДЕРЖАНИЕ И СТРУКТУРУ ЗАКОНА (ТАБЛИЦА)

3. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЗАКОНА «ОБ ОБЕСПЕЧЕНИИ ЕДИНСТВА ИЗМЕРЕНИЙ»

Цели Закона:

- защита прав и законных интересов граждан, установленного правопорядка и экономики РФ от отрицательных последствий недостоверных результатов измерений;

- содействие научно-техническому и экономическому прогрессу на основе применения государственных эталонов единиц величин и использования результатов измерений гарантированной точности, выраженных в допускаемых к применению в стране единиц;

- создание благоприятных условий для развития международных и межрегиональных связей;

- регулирование отношений государственных органов управления РФ с юридическими и физическими лицами по вопросам изготовления, выпуска, эксплуатации, ремонта, продажи и импорта средств измерений;

- адаптация российской системы измерений к мировой практике.

Особенность Закона в отличие от зарубежных законодательных положений заключается в том, что, несмотря на основные сферы его предложения – торговля, здравоохранения, защита окружающей среды, внешнеэкономическая деятельность он распространяется на некоторые области производства в части калибровки средств измерений метрологическими службами юридических лиц с использованием эталонов, соподчиненных государственным эталонам единиц величин. Закон предоставляет право аккредитованным метрологическим службам юридических лиц выдавать сертификаты о калибровке от имени органов и организаций, которые их аккредитовали.

Закон «Об обеспечении единства измерений» устанавливает и законодательно укрепляет основные понятия, принимаемые для целей Закона: единство измерений, средство измерений, эталон единицы величины, нормативные документы по обеспечению единства измерений и т. д. В основу определений положена официальная терминология Международной организации законодательной метрологии (МОЗМ).

Основные статьи Закона устанавливают:

- организационную структуру государственного управления обеспечением единства измерений;

- нормативные документы по обеспечению единства измерений;

- единица величины и государственные эталоны единиц величин;

- средства и методики измерений.

Закон определяет Государственную службу и другие службы обеспечения единства измерений. Закон служит базой для создания в России новой системы измерений, которая может взаимодействовать с национальными системами измерений зарубежных стран.

В тех сферах, которые не контролируются государственными органами, создается Российская система калибровки, также направленная на обеспечение единства измерений.

Особо следует отметить введение института лицензирования метрологической деятельности, что связывается с защитой прав потребителей.

В области государственного метрологического надзора введены новые виды надзора: надзор за количеством товаров. Нововведением является также расширение сферы распространения государственного метрологического надзора на банковские, почтовые, налоговые, таможенные операции, а также на обязательную сертификацию продукции и услуг.

Закон носит добровольную систему сертификации средств измерений на соответствие метрологическим нормам и правилам, а также требованиям Российской системы калибровки средств измерений. Наконец закон «Об обеспечении единства измерений» укрепляет правовую базу для международного сотрудничества в области метрологии, принципами которого является:

- поддержка приоритетов международных договорных обязательств;

- содействие процессам присоединения России к ЭТО;

- сохранение авторитета российской метрологической шкалы в международных организациях.

Во исполнение принятого Закона Правительства РФ в 1994 г утвердило ряд документов: «Положение о государственных научно-метрологических центрах», «Порядок аккредитации метрологических служб юридических лиц на право поверки средств измерений», «Положение о метрологическом обеспечении обороны в РФ». Эти документы вместе с указанным Законом является основными правовыми актами по метрологии в России.

Практическая работа №3

ЕДИНИЦЫ И СИСТЕМЫ ЕДИНИЦ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

1. Оцените недостатки английской «системы» единиц физических величин:

Единицы длины

1 ярд = 3 фута

1 фут = 12 дюймов

1 миля = 5280 футов

1 миля = 1760 ярдов

Единицы объема для жидкостей

1 галлон = 4 кварты

1 галлон = 231 куб. дюйм

Единицы веса и массы

1 фунт = 16 унций

1 тонна = 2000 фунтов

2. Обязателен ли был выбор основной единицы длины – метр? На чем отразится в первую очередь выбор другой единицы в качестве основной, например, аршина, дюйма, мили и т. д.?

3. Основной единицей для электрических величин в Международной системе единиц физических величин является ампер (А). Какая зависимость определяет производную единицу электрического напряжения – вольт (В)?

4. Рациональный способ изображения больших и малых числовых значений предполагает в качестве кратных единиц применение единиц от 102 (гекто-) до 1018 (экса-), а дольных от 10-1 (деци-) до 10-18 (атто-). На какую единицу физической величины это правило не распространяется?

5. В диаграмме приведенной на рисунке, заполните свободные клетки зависимостями одного значения постоянного электрического тока от трех других по аналогии с приведенными зависимостями для напряжения.

6. Что больше микрофарад или аттофарад?

7. При чтении иностранного технического журнала Вам встретились обозначения в %, ‰, ppm. Расшифруйте их.

8. Напишите формулы размерности, выразите через основные и дополнительные единицы СИ и приведите наименования единиц следующих электрических величин: 1) частоты; 2) мощности; 3) энергии.

9. В каком соотношении должны были бы находится миллиграмм и микрокилограмм, если бы приставки давались килограмму?

10. Укажите на допущенные ошибки в записи результатов измерений: 1000кВт; 5º,758.

11. По размерности и выражению через основные и дополнительные единицы определите какие это единицы физических величин: 1)L2MT-2; м2∙кг∙с-2; 2) LT-1; м/с; 3) LT-2; м/с2.

12. Какие единицы массы временно допускаются к применению и в каких областях человеческой деятельности?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА№ 5

ВЫЯВЛЕНИЕ И ИСКЛЮЧЕНИЕ ГРУБЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ (ПРОМАХОВ)

Грубые погрешности измерений (промахов) могут сильно исказить , и доверительный интервал, поэтому их исключение из серии измерений обязательно. Обычно они сразу видны в ряду полученных результатов, но в каждом конкретном случае это необходимо доказать. Существуют ряд критериев для оценки промахов.

1. Критерий 3 - сомнительный результат отбрасывается, если , n ≥ 20 … 50. Величины , вычисляют без учета xi. Критерий наделен при n ≥ 20 … 50.

2. Если n < 20, целесообразно применять критерий Романовского. При этом вычисляют отношение и полученное значение сравнивают с теоретическим – при выбираемом уровне значимости Р по таблице. Обычно выбирают Р = 0,01 ÷ 0,05 и если ≥ , то результат отбрасывают.

Задача.

При диагностировании топливной системы автомобиля результаты пяти измерений расхода топлива составили 22, 24, 26, 28 и 48 . Последний результат ставим под сомнение.

Для оценки рассеяния отдельных результатов xi измерения относительно среднего определяем СКО при n < 20

Поскольку n < 20, то по критерию Романовского при Р = 0,01, n = 4 = f(4), = 1,73

, т. к ≥

Критерий свидетельствует о необходимости отбрасывания последнего результата.

3. Критерий Шовине – если число измерений невелико (до 10) n < 10. В этом случае промахом считается результат xi, если разность превышает значение , приведенное ниже в зависимости от числа измерений: .

Задача.

Измерение силы тока дало следующие результаты: 10,07; 10,08; 10,10; 10,12; 10,13; 10,15; 10,16; 10,17; 10,20; 10,40 А. Необходимо проверить, не является ли промахом значение 10,40 А?

Подсчитаем

По критерию Шовине:

0,24 > 0,188

Поэтому результат 10,40 является промахом.

УРОВЕНЬ ЗНАЧИМОСТИ = f(n)

Вероятность, Р	Число измерений
n = 4	n = 6	n = 8	n = 10	n = 12	n = 15	n = 20
0,01	1,73	2,16	2,43	2,62	2,75	2,90	3,08
0,02	1,72	2,13	2,37	2,54	2,66	2,80	2,96
0,05	1,71	2,10	2,27	2,41	2,52	2,64	2,78
0,10	1,69	2,00	2,17	2,29	2,39	2,49	2,62