ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Praca badawcza i rozwiązywanie problemówklasa 2 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/2/fizyka/pomiar-wykres-i-niepewnosc/

Fizyka · Praca badawcza i rozwiązywanie problemów · kl. 2

Pomiar, wykres i niepewność

Samo zmierzenie to za mało – wynik trzeba podać z niepewnością, zapisać w tabeli, pokazać na wykresie i wyciągnąć z niego wniosek; zobacz to na przykładzie okresu drgań.

ok. 3 min czytania9 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Wynik z niepewnością

  • Oznaczenia: xśr – wartość średnia z serii pomiarów; u – niepewność pomiaru (w jednostce wyniku; w niektórych podręcznikach Δx); δ – niepewność względna [%]; n – liczba drgań; t – czas n drgań [s]; T – okres [s]; ut, uT – niepewności czasu i okresu [s].
  • Wynik zapisujemy z jednostką: x = xśr ± u, np. l = (24,0 ± 0,1) cm. Przy jednym odczycie niepewność to zwykle najmniejsza działka (rozdzielczość) przyrządu, a przy pomiarze stoperem w ręku decyduje czas reakcji (ok. 0,1–0,2 s).
Zapamiętaj

Niepewność względna: δ = u przez xśr · 100%. Im jest mniejsza, tym dokładniejszy pomiar.

2Mierzenie okresu

  • Mierz czas n drgań i dziel go przez n – niepewność okresu też dzielisz przez n.
Zapamiętaj

T = t przez n, uT = ut przez n.

  • Przykład. Dane: n = 20 drgań trwa t = (12,4 ± 0,2) s.
  • Wzór: T = t przez n, uT = ut przez n.
  • Obliczenia: T = 12,4 s przez 20 = 0,62 s; uT = 0,2 s przez 20 = 0,01 s; δ = 0,01 przez 0,62 · 100% ≈ 1,6%.
  • Odpowiedź: T = (0,62 ± 0,01) s, niepewność względna ok. 1,6%.
  • Gdybyś zmierzył jedno drganie z tą samą niepewnością 0,2 s, wynik T ≈ (0,6 ± 0,2) s miałby niepewność względną ponad 30%.
Uwaga na błąd

„niepewność okresu równa się niepewności czasu n drgań”

Trzeba ją podzielić przez n.

Sprawdź, czy rozumiesz

Dlaczego przy wyznaczaniu okresu mierzymy czas wielu drgań?

3Tabela, wykres, wniosek

  • Tabela ma w nagłówkach wielkości z jednostkami, np. „m [g]”, „t [s]”, „T [s]”.
  • Wykres ma opisane osie (wielkość i jednostka), zaznaczone punkty pomiarowe i – gdy trzeba – odcinki niepewności. Punktów nie łączymy łamaną, tylko prowadzimy przez nie gładką linię.
  • Wniosek odpowiada na pytanie badawcze i opiera się na danych, np. „okres rośnie wraz z masą: od 0,62 s dla 100 g do 0,88 s dla 200 g”.
  • (R) Na rozszerzeniu zależności funkcyjne (np. prosta na wykresie T² od m) pozwalają wyznaczać parametry i ilościowo sprawdzać model.

✎Ściąga: Pomiar, wykres i niepewność

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • Niepewność względna: δ = u przez xśr · 100%. Im jest mniejsza, tym dokładniejszy pomiar.
  • T = t przez n, uT = ut przez n.
  • Oznaczenia: xśr – wartość średnia z serii pomiarów; u – niepewność pomiaru (w jednostce wyniku; w niektórych podręcznikach Δx); δ – niepewność względna [%]; n – liczba drgań; t – czas n drgań [s]; T – okres [s]; ut, uT – niepewności czasu i okresu [s].
  • Przykład. Dane: n = 20 drgań trwa t = (12,4 ± 0,2) s.
  • Tabela ma w nagłówkach wielkości z jednostkami, np. „m [g]”, „t [s]”, „T [s]”.
  • Wykres ma opisane osie (wielkość i jednostka), zaznaczone punkty pomiarowe i – gdy trzeba – odcinki niepewności. Punktów nie łączymy łamaną, tylko prowadzimy przez nie gładką linię.
  • Wniosek odpowiada na pytanie badawcze i opiera się na danych, np. „okres rośnie wraz z masą: od 0,62 s dla 100 g do 0,88 s dla 200 g”.

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Zmierzono czas 20 drgań: t = (12,4 ± 0,2) s. Ile wynosi okres?

    1. A12,4 s
    2. B248 s
    3. C6,2 s
    4. D0,62 s
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: 0,62 s – T = t/n = 12,4 s / 20 = 0,62 s.

  2. Ile wynosi niepewność okresu wyznaczonego z tego pomiaru (20 drgań, u_t = 0,2 s)?

    1. A0,2 s
    2. B0,1 s
    3. C0,01 s
    4. D4 s
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: 0,01 s – u_T = u_t/n = 0,2 s / 20 = 0,01 s.

  3. Jak poprawnie zapisać wynik pomiaru?

    1. ASamą liczbą, bez jednostki
    2. BWartością z jednostką, bez niepewności
    3. CSamą niepewnością
    4. Dx = xśr ± u, z jednostką
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: x = xśr ± u, z jednostką – Pełny wynik zawiera wartość, niepewność i jednostkę.

  4. Co to jest niepewność względna?

    1. ANajmniejsza działka przyrządu
    2. BNiepewność pomnożona przez liczbę pomiarów
    3. CRóżnica dwóch kolejnych pomiarów
    4. DStosunek niepewności do wartości zmierzonej, zwykle w %
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: Stosunek niepewności do wartości zmierzonej, zwykle w % – δ = u/xśr · 100%.

  5. Dlaczego przy wyznaczaniu okresu mierzymy czas wielu drgań?

    1. ANiepewność czasu dzieli się przez n, więc okres jest dokładniejszy
    2. BBo wzór T = t/n działa tylko dla n ≥ 10
    3. CŻeby wahadło szybciej się zatrzymało
    4. DŻeby masa ciężarka nie miała wpływu na okres
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: Niepewność czasu dzieli się przez n, więc okres jest dokładniejszy – Dla n drgań niepewność okresu jest n razy mniejsza niż niepewność pomiaru czasu.

  6. Co powinno się znaleźć przy osiach wykresu?

    1. ANiepewności bez jednostek
    2. BNazwy (symbole) wielkości i ich jednostki
    3. CTylko liczby
    4. DTylko tytuł wykresu
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: Nazwy (symbole) wielkości i ich jednostki – Osie muszą mieć opis wielkości i jednostki, inaczej wykresu nie da się odczytać.

  7. Wynik pomiaru długości to (24,0 ± 0,1) cm. Ile wynosi niepewność względna?

    1. Aok. 0,1%
    2. Bok. 0,4%
    3. Cok. 4%
    4. Dok. 24%
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź B: ok. 0,4% – δ = 0,1 cm / 24,0 cm · 100% ≈ 0,42%.

  8. Dobry wniosek z doświadczenia powinien

    1. Abyć jak najdłuższy
    2. Bpowtarzać cel doświadczenia
    3. Codpowiadać na pytanie badawcze i odwoływać się do wyników pomiarów
    4. Dzawierać opinię o przyrządach
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: odpowiadać na pytanie badawcze i odwoływać się do wyników pomiarów – Wniosek musi wynikać z danych zebranych w tabeli lub na wykresie.

Cały dział „Praca badawcza i rozwiązywanie problemów”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Więcej: Fizyka, klasa 2