home

Вводная лекция

?
Кафедра общей физики ПГУ
Лаборатория молекулярной физики
Введение

ВВЕДЕНИЕ
Хорошо
известно,
что
физики
делятся
на
теоретиков
и
экспериментаторов. Теоретики, имея бумагу и карандаш, могут, исходя из
фундаментальных законов физики, предсказать те или иные явления,
вычислить физические свойства тел и т.п. Экспериментаторы те же задачи
1
решают путем проведения опытов и накопления опытных фактов . Например,
период колебания математического маятника T можно вычислить по формуле,
полученной из второго закона Ньютона.
T = 2

l
,
g

где l – длина маятника, g – ускорение свободного падения.
Ту же задачу можно решить экспериментально. Для этого надо
изготовить модель математического маятника, измерить
t – время
n
колебаний и вычислить период колебаний по формуле
t
T= .
n

(1)

С теоретическими методами исследований студенты знакомятся на
практических занятиях при решении задач, а экспериментальными навыками
овладевают
в лабораториях физического практикума. Чтобы грамотно
поставить эксперимент, физику, разумеется, необходимо хорошо знать и
теорию. Поэтому в каждом методическом руководстве к лабораторным работам
приводится краткая теория практического задания, которую необходимо знать
каждому студенту.
Экспериментальная физика сопряжена с измерениями, которые, в свою
очередь, сопровождаются погрешностями измерений. Например, при
измерении t в формуле (1) экспериментатору приходится пускать в ход и
останавливать секундомер. При этом кнопка секундомера может быть нажата
чуть-чуть раньше или чуть-чуть позже фиксируемого момента времени. При
многократном измерении одной и той же величины получается ряд численных
значений этой величины, каждое из которых является случайным. Этот путь,
таким образом, приводит нас к разбросу экспериментальных результатов.
Погрешности измерений, связанные с разбросом экспериментальных данных,
являются случайными величинами, исключить которые невозможно опытным
путем. Их можно учесть только в среднем. Для этого необходимо знать законы,
которым подчиняются случайные экспериментальные величины и случайные
погрешности.
Определение случайной погрешности. Пусть при
n измерениях
физической величины X получены следующие результаты: x1 , x2 , …. xn .
1

“Ничего нельзя сказать о глубине лужи, пока в нее не ступишь”.[Таранов П.С. Золотая книга руководителя.–
М.: Фаир-Пресс, 2001. С.396].

4