ПОХИБКИ Й ОЦІНЮВАННЯ ТОЧНОСТІ ВИМІРЮВАНЬ

РОЗДІЛ 1 ФІЗИКА ЯК ПРИРОДНИЧА НАУКА. ПІЗНАННЯ ПРИРОДИ

& 5. ПОХИБКИ Й ОЦІНЮВАННЯ ТОЧНОСТІ ВИМІРЮВАНЬ

Визначте площу поверхні аркуша зошита за допомогою лінійки. Потім запропонуйте вашому сусідові або сусідці зробити те саме за допомогою цієї ж лінійки. Зіставте отримані результати. якщо результати виявляться різними, то чий результат слід вважати більш точним? чи можна вважати результати вимірювань абсолютно точними? Спробуємо знайти відповіді на ці запитання.

1. Проводимо вимірювання

Ви багато разів здійснювали вимірювання

довжини. А чи правильно ви це робили? Перевіримо. Виміряємо, наприклад, довжину олівця за допомогою лінійки. Для цього:

– прикладемо лінійку до олівця так, щоб нуль на шкалі лінійки збігався з одним кінцем олівця (рис. 5.1);

– визначимо, навпроти якої позначки шкали лінійки розташований другий кінець олівця.

Бачимо, що другий кінець олівця розташований біля позначки 12 см, тобто можна сказати, що довжина олівця становить приблизно 12 см. Однак кінець олівця виступає за позначку 12 см приблизно на 2 міліметри, отже, точніша довжина олівця – 12,2 см, або 122 мм.

Рис.

5.1. Вимірювання довжини олівця лінійкою

2. Міркуємо про точність вимірювань

Вимірюючи довжину олівця, ми отримали два результати: 12 см і 12,2 см. Який із них є правильним? Узагалі правильними є обидва, а от точність вимірювань є різною: у першому випадку ми виконали вимірювання з точністю до 1 см, а в другому – з точністю до 1 мм (0,1 см). Для нашого експерименту це цілком задовільна точність.

А от якщо потрібен більш точний результат, треба використати вимірювальні прилади, які мають меншу ціну поділки шкали – 0,5 мм або навіть 0,1 мм. Але й тоді ми не виміряємо довжину олівця абсолютно точно. Причин для цього чимало: це і недосконалість конструкції приладу, і недосконалість методу вимірювання (наприклад, початоколівця неможливо абсолютно точно сумістити з нульовою поділкою шкали лінійки), і вплив зовнішніх чинників.

Отже, вимірювання завжди здійснюються з похибкою. Щоб зменшити похибку, ті самі вимірювання виконують кілька разів, а потім обчислюють середнє значення результатів вимірювання (визначають їх середнє арифметичне).

3. Визначаємо абсолютну та відносну похибки результату вимірювання

Похибки поділяють на абсолютні та відносні.

Абсолютна похибка результату вимірювання – це відхилення результату вимірювання від істинного значення фізичної величини.

Абсолютна похибка результату вимірювання показує, на скільки найбільше може помилитися дослідник, правильно вимірюючи фізичну величину.

Визначити абсолютну похибку результату вимірювання непросто. Потрібен аналіз методу вимірювання, якості вимірювального приладу, умов досліду, знання вищої математики тощо. тому поки що домовимося: під час одного прямого вимірювання абсолютна похибка дорівнюватиме ціні поділки шкали вимірювального приладу.

Для запису значення абсолютної похибки використовують символ ∆ (дельта), поряд з яким наводять символ вимірюваної фізичної величини. Наприклад, запис ∆V = 2 см3означає, що абсолютна похибка результату вимірювання об’єму становить 2 см3.

Повернемося до вимірювання довжини l олівця (див. рис. 5.1).

1. Ціна поділки шкали лінійки – 1 мм. Отже, вважатимемо, що абсолютна похибка результату вимірювання становить 1 мм (∆l = 1 мм).

2. Довжина l0 олівця, виміряна лінійкою, дорівнює 122 мм (l0 = 122 мм).

3. Результат вимірювання в цьому випадку слід записати так: l = (122 ± 1 мм. Такий запис означає, що істинне значення довжини олівця перебуває в інтервалі від 121 мм (122 мм – 1 мм) до 123 мм (122 мм + + 1 мм) (рис. 5.2).

Виміряємо тепер товщину d олівця (рис. 5.3). Маємо результат: d0 = 7 мм. Це майже у 18 разів менше від довжини олівця. При цьому абсолютна похибка та сама – 1 мм (∆d = 1 мм). Однак це не означає, що довжину і товщину олівця ми виміряли з однаковою точністю.

Наскільки точно проведено вимірювання, наочніше показує відносна похибка.

Рис. 5.2. Абсолютна похибка вимірювання визначає інтервал, у якому міститься істинне значення вимірюваної величини

Рис. 5.3. Вимірювання товщини олівця

Відносна похибка результату вимірювання дорівнює відношенню абсолютної похибки до виміряного значення фізичної величини.

Відносну похибку позначають символом ε (епсилон) і найчастіше подають у відсотках.

Знайдемо відносні похибки результатів вимірювання:

Довжини олівця: εl = ∙ 100% = ∙ 100% ≈ 0,8%;

Товщина олівця: εd = ∙ 100% = ∙ 100% ≈ 14,3%.

Відносна похибка вимірювання довжини менша за відносну похибку вимірювання товщини майже у 18 разів. Це означає, що довжину олівця було виміряно точніше, ніж його товщину, майже у 18 разів.

4. Міркуємо про необхідну точність вимірювання

Припустимо, що замість довжини олівця нам треба виміряти довжину кімнати. Зрозуміло, що в цьому випадку немає необхідності враховувати міліметри (рис. 5.4).

Так само, якщо кравець, викроюючи сорочку, помилиться на 1 мм, ви цього навіть не помітите. А от якщо, втягуючи нитку у вушко голки, він щоразу помилятиметься на 1 мм, то навряд чи сорочку взагалі коли-небудь буде виготовлено.

Таким чином, можна зробити висновок: необхідна точність експерименту визначається метою цього експерименту.

Рис. 5.4. Вимірювання довжини кімнати з точністю до 1 мм – приклад надлишкової точності

Підбиваємо підсумки

Вимірювання неможливо провести з абсолютною точністю. Похибки в ході вимірювання фізичних величин пов’язані як з процесом вимірювання, так і з вибором приладу для вимірювання. Щоб зменшити похибку, ті самі вимірювання виконують кілька разів, а потім обчислюють середнє значення результатів вимірювання.

Контрольні запитання

1. Чому неможливо одержати абсолютно точне значення вимірюваної величини? 2. Як підвищити точність вимірювання? 3. Які види похибок результату вимірювання ви знаєте? 4. Як визначити відносну похибку в ході прямих вимірювань? 5. Яка похибка – абсолютна чи відносна – наочніше показує, наскільки точно проведено вимірювання? Обгрунтуйте свою відповідь. 6. Наведіть приклади необхідної і надлишкової точності вимірювань.

Вправа № 5

1. Діаметр кола виміряли лінійкою з ціною поділки шкали 0,1 см і рулеткою з ціною поділки шкали 0,5 см. У якому випадку отримали точніший результат?

2. За допомогою лінійки (див. Малюнок) виміряли довжину l, ширину d і висоту h бруска.

1) Запишіть результати вимірювань.

2) Визначте відносну похибку вимірювання кожного ребра бруска.

3) Результат вимірювання якого ребра є точнішим?

3. Під час спокійних вдиху та видиху через легені дорослої людини проходить приблизно 0,5 дм3 повітря. Скільки разів людині потрібно вдихнути та видихнути, щоб через її легені пройшло повітря, об’єм якого дорівнює 5500 см3? (Приблизно стільки становить об’єм футбольного м’яча.)

“Улюблене” число математиків – число “пі”. Нагадаємо, що це число дорівнює відношенню довжини кола до його діаметра і подається нескінченним дробом. Наведемо значення числа “пі” з точністю до дев’ятого знака після коми: п = 3,141592653. Округліть значення числа “пі”: а) до цілих; б) десятих; в) сотих; г) тисячних; д) десятитисячних.

Експериментальне завдання

Візьміть зошит у лінію та визначте відстань між сусідніми лініями двома способами.

Спосіб 1. Виміряйте відстань між сусідніми лініями.

Спосіб 2. Виміряйте відстань між верхньою і нижньою лініями. Отриманий результат поділіть на кількість проміжків між цими лініями.

Який результат вимірювання, на ваш погляд, є точнішим?

Фізика і техніка в Україні

Національний науковий центр “інститут метрології” (Харків)

Метрологія – це наука про вимірювання: як їх робити, за допомогою яких приладів, як досягти необхідної точності. Без метрології сьогодні неможливі наукові дослідження і взагалі науковий прогрес.

Матеріальною базою всіх сучасних вимірювань є відповідні еталони – їх має кожна розвинена держава.

Більшість українських державних еталонів (близько 40 одиниць) створена та зберігається в Національному науковому центрі “Інститут метрології” в Харкові. Зокрема, це еталони довжини, маси, температури, часу, рівня радіації та ін. Так, точність сигналу “Перевірте ваші годинники”, який транслюють радіостанції, перевіряють саме в Інституті метрології.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2

Тема. Вимірювання об’ємів твердих тіл, рідин і сипких матеріалів.

Мета: виміряти об’єми твердих тіл (правильної і неправильної форм), рідини та сипких матеріалів.

Обладнання: мірна посудина; лінійка; три пластикові стаканчики: з водою, пшоном, піском; тверде тіло неправильної форми; тверде тіло, що має форму прямокутного паралелепіпеда; нитки.

Теоретичні відомості

1. Об’єм – це фізична величина, яка характеризує властивість тіл займати певну частину простору. Одиницею об’єму в Міжнародній системі одиниць (СІ) є кубічний метр (м3). Існують кратні та частинні одиниці об’єму: 1дм3 = 0,1м ∙ 0,1м ∙ 0,1м = 0,001м3; 1см3 = 0,001дм3 = 0,000001м3. Позасистемною одиницею об’єму є літр (л): 1л = 1 дм3 .

2. Об’єми твердих тіл, рідин і сипких матеріалів можна визначити шляхом прямих вимірювань за допомогою мірної посудини (див., наприклад, рис. 1).

Для вимірювання об’єму рідини або сипкого матеріалу за допомогою мірної посудини необхідно:

а) перелити рідину або висипати сипкий матеріал у мірну посудину: вони набудуть форми посудини, а їхня вільна поверхня розташується на певній висоті (необхідно домогтися, щоб вільна поверхня рідини або сипкого матеріалу була горизонтальною);

Б) визначити, навпроти якої позначки шкали розташована поверхня стовпа рідини (рис. 2) або сипкого матеріалу;

В) знаючи ціну поділки шкали, з’ясувати об’єм рідини або сипкого матеріалу.

Для вимірювання об’єму твердого тіла за допомогою мірної посудини необхідно:

а) налити в мірну посудину воду об’ємом V1, причому води слід налити стільки, щоб можна було занурити в неї досліджуване тіло й вода не перелилась би через край посудини;

Б) занурити у воду тіло та виміряти загальний об’єм V2 води разом із тілом;

В) обчислити об’єм V витісненої тілом води як різницю результатів вимірювань об’єму води після і до занурення тіла: V = V2 – V1.

Об’єм V витісненої тілом води дорівнює об’єму тіла*.

* Цей метод вимірювання об’єму твердих тіл запропонував Архімед у III ст. до н. е.

Рис. 1

Рис. 2

3. Якщо тіло має правильну геометричну форму, його об’єм можна визначити також шляхом непрямих вимірювань: виміряти лінійні розміри тіла за допомогою лінійки та обчислити об’єм тіла за відповідними математичними формулами. Наприклад, об’єм V тіла, що має форму прямокутного паралелепіпеда (рис. 3), обчислюють за формулою: V =ldh, де l – довжина; d – ширина; h – висота тіла.

Рис. 3

ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ

Підготовка до експерименту

1. Перед тим як розпочати вимірювання:

А) уважно прочитайте теоретичні відомості, подані вище;

Б) згадайте, як визначити ціну поділки шкали приладу.

2. Визначте та запишіть:

А) ціну поділки шкали лінійки;

Б) ціну поділки шкали мірної посудини.

3. На кожному твердому тілі закріпіть нитку.

Експеримент

Суворо дотримуйтесь інструкції з безпеки (див. форзац підручника).

Результати вимірювань відразу заносьте до таблиць 1 і 2.

Таблиця 1

Номер досліду	Матеріал	Об’єм рідини або сипкого матеріалу Vвим, см3
1	Пісок
2	Пшоно
3	Вода

Таблиця 2

Тіло	Прямі вимірювання	Непрямі вимірювання
Початковий об’єм води V1, см3	Об’єм води та тілаV2, см3	Об’єм тіла V=V2 – V1,см3	Довжина тіла l, см	Ширина тіла d, см	Висота тіла h, см	Об’єм тіла V = ldh, См3
Тіло 1	–	–	–	–
Тіло 2

1. Виміряйте об’єми сипких матеріалів за допомогою мірної посудини.

2. Виміряйте об’єм рідини за допомогою мірної посудини.

3. Виміряйте об’єм твердого тіла неправильної геометричної форми (тіло 1) шляхом прямих вимірювань (за допомогою мірної посудини).

4. Виміряйте об’єм твердого тіла правильної геометричної форми (тіло 2) шляхом прямих вимірювань.

5. Виміряйте об’єм твердого тіла правильної геометричної форми (тіло 2) шляхом непрямих вимірювань.

Аналіз експерименту та його результатів

1. Проаналізуйте різні способи вимірювання об’єму твердого тіла, зазначте:

А) випадки, коли доцільно використовувати той чи інший вид вимірювання об’єму твердого тіла;

Б) чинники, які вплинули на точність одержаних вами результатів.

2. Сформулюйте висновок, у якому зазначте: 1) що саме ви навчилися вимірювати; 2) для чого можуть бути потрібні навички, набуті в ході виконання роботи.

Творче завдання

Запропонуйте способи вимірювання об’єму тіла неправильної форми

У випадках, якщо:

1) тіло не вміщується в наявну мірну посудину;

2) ви маєте кілька однакових тіл і об’єм кожного тіла є меншим, ніж ціна поділки шкали наявної мірної посудини.

Завдання “із зірочкою”

Оцініть абсолютну та відносну похибки результатів вимірювань об’ємів води й сипких матеріалів. Подайте результат кожного вимірювання у вигляді: V = Vвим ± ∆V .

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА№ 3

Тема. Вимірювання розмірів малих тіл.

Мета: визначити методом рядів діаметр горошини, діаметр пшоняного зернятка, товщину нитки.

Обладнання: лінійка; невеликі посудини із пшоном і горохом; дві зубочистки; стрижень для ручки; нитка (№ 10) завдовжки близько 50 см.

Опис методу вимірювання

Метод рядів для вимірювання розмірів тіл застосовують у тих випадках, коли ціна поділки шкали приладу не дозволяє провести вимірювання з достатньою точністю. Наприклад, коли ціна поділки шкали приладу більша або може бути порівнянна з розміром, який необхідно виміряти. Зазначимо, що метод рядів дозволяє визначити лише середнє значення розміру малого тіла.

Для визначення розміру d малого тіла методом рядів необхідно:

– утворити ряд, – наприклад, викласти зернятка впритул одне до одного або намотати нитку багато разів на стрижень для ручки таким чином, щоб витки були розташовані в один ряд і впритул один до одного (див. Малюнок);

– виміряти довжину L ряду;

– визначити кількість n тіл або витків у ряді;

– знайти відношення: d = .

ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ

Підготовка до експерименту

1. Уважно прочитайте опис методу вимірювання. Згадайте:

А) як визначити ціну поділки шкали вимірювального приладу;

Б) як правильно користуватися лінійкою та знімати її покази.

2. Визначте й запишіть ціну поділки шкали лінійки.

Експеримент

Суворо дотримуйтесь інструкції з безпеки (див. форзац підручника).

Результати вимірювань відразу заносьте до таблиці. Результати вимірювань діаметрів і товщини округліть до десятих. Для вирівнювання рядів скористайтеся зубочисткою.

1. Визначте методом рядів середнє значення: діаметра горошини; діаметра пшоняного зернятка.

2. Визначте методом рядів середню товщину нитки.

Номер досліду	Тіло	Довжина l ряду, мм	Кількість n тіл (витків) у ряді	Діаметр (товщина) dвим, мм
1	Горошина
2	Пшоняне зернятко
3	Нитка

Аналіз експерименту та його результатів

Проаналізуйте експеримент і його результати. Сформулюйте висновок, у якому зазначте: 1) чого ви навчилися в ході виконання роботи; 2) які результати отримали; 3) як можна підвищити точність експерименту; 4) для чого можуть бути потрібні навички, набуті в ході виконання роботи.

Творче завдання

Запропонуйте свій спосіб вимірювання діаметра горошини. Виконайте відповідний Малюнок. Зробіть вимірювання. Проаналізуйте переваги та недоліки методу, який використано в роботі, і методу, який запропонували ви. Зазначте випадки, коли, на вашу думку, доречно використовувати той чи інший метод.

Фізика і техніка в Україні

Національний університет “Києво-Могилянська академія” (НаУКМА) – один із відомих сучасних університетів України. Цей навчальний заклад вважається одним із найстаріших у Європі (у 2015 р. Києво-Могилянська академія відзначила свій 400-літній ювілей).

За свою вікову історію Києво-Могилянська академія та її випускники грали визначальну роль в історичному розвитку України, академія була центром духовного та культурного життя. Декілька поколінь художників, архітекторів, музикантів і науковців були її вихованцями.

Серед них – мислитель, засновник української класичної філософії Григорій Савич Сковорода (1722-1794), архітектор Іван Григорович Григорович-Барський (1713-1791), композитор Артем Лук’янович Ведель (1767-1808), поет Петро Петрович Гулак-Артемовський (1790-1865). Серед гетьманів України було 14 вихованців академії.

ПІДБИВАЄМО ПІДСУМКИ РОЗДІЛУ 1

“Фізика як природнича наука. Пізнання природи”

1. У розділі 1 ви дізналися, що фізика є основною природничою наукою, та одержали відповідь на питання “Що вивчає фізика?”.

2. Ви з’ясували основні положення молекулярно-кінетичної теорії та дізналися, з чого складається речовина.

3. Ви простежили послідовність етапів фізичних досліджень:

4. Ви ознайомилися з основними методами фізичних досліджень.

5. Ви розширили свої знання про фізичні величини.

6. Ви дізналися про вимірювання фізичних величин.

Завдання для самоперевірки до розділу 1

“Фізика як природнича наука. Пізнання природи”

У завданнях 1-6, 8, 9 виберіть одну правильну відповідь.

1. (1 бал) Хто із зазначених дослідників зробив великий внесок у розвиток фізики?

А) Ісаак Ньютон; б) Фернан Магеллан; в) Джеймс Кук; г) Жак-Ів Кусто.

2. (1 бал) Прикладом фізичного тіла може бути:

А) мідь; б) маса; в) метеорит; г) хвилина.

3. (1 бал) Який префікс слід додати до основної одиниці фізичної величини, щоб отримати одиницю, яка менша від основної в 1000 разів?

А) санти – (с); б) кіло – (к); в) мілі – (м); г) мікро – (мк).

4. (1 бал) Яке з наведених понять можна вважати фізичним явищем? а) швидкість руху; б) нагрівання; в) час; г) міркування.

5. (2 бали) Яке твердження є істинним?

А) Під час спостережень завжди виконують вимірювання.

Б) Експерименти проводять в умовах, які перебувають під контролем ученого.

В) Під час експериментів ніколи не виконують вимірювань.

Г) Результати спостереження є критерієм істинності гіпотези.

6. (2 бали) Унаслідок явища дифузії:

А) кисень із повітря потрапляє навіть на дно глибокої водойми;

Б) зменшується довжина рейки під час її охолодження;

В) тане лід;

Г) рідина збирається в краплі.

7. (2 бали) Виберіть усі правильні відповіді. Молекули речовини:

А) завжди перебувають у стані спокою;

Б) безперервно та хаотично рухаються;

В) тільки притягуються одна до одної;

Г) тільки відштовхуються одна від одної;

Д) відштовхуються одна від одної та притягуються одна до одної;

Е) розташовані так, що між ними немає проміжків.

8. (3 бали) Яка нерівність є істинною?

А) 520 см > 52 дм; в) 3300 г < 33 кг;

Б) 2000 мкм > 20 мм; г) 3 с < 300 мс.

9. (3 бали) Акваріум має форму прямокутного паралелепіпеда, довжина якого становить 0,50 м, ширина – 300 мм, висота – 42 см.

Якою є місткість акваріуму?

А) 6,3 ∙ 10-2 м3; в) 6,3 ∙ 103 см3;

Б) 6,3 ∙ 105 см3; г) 6,3 ∙ 103 мм3.

Рис. 1

10. (3 бали) Розгляньте рис. 1 і заповніть таблицю.

Назва Приладу	Фізична Величина, Вимірювана Приладом	Одиниця Фізичної Величини	Ціна Поділки Шкали Приладу	Показ Приладу	Межі Вимірювання
Верхня	Нижня

11. (3 бали) Установіть відповідність між кожним словом (1-6) речення і фізичним поняттям (А-Є).

Алюмінієвий (1)

Дріт (2)

Масою (3)

Двадцять (4)

Грамів (5)

Зігнули (6).

А Одиниця фізичної величини

Б Речовина

В Фізична величина

Г Фізичне тіло

Д Фізичне явище

Е Фізичний закон

Є Числове значення фізичної величини

12. (4 бали) Визначте діаметр дроту, зображеного на рис. 2.

13. (4 бали) Бруски, один із яких зображений на рис. 3, слід упакувати в коробку висотою 2,5 см, довжиною 14 см і шириною 6 см. Яку максимальну кількість брусків можна покласти в цю коробку, щоб можна було її щільно закрити? Висота бруска – 0,8 см, ширина – 1,2 см.

Рис. 2

Рис. 3

Завдання для самоперевірки до розділу 1

Звірте ваші відповіді з наведеними наприкінці підручника. Позначте завдання, які ви виконали правильно, полічіть суму балів. Цю суму поділіть на три. Сподіваємося, що ви отримали від 7 до 10 балів. Це добрий результат. А щоб отримати ще вищий бал, слід виконати завдання 14.

14. Підтвердьте або спростуйте твердження. Обгрунтуйте свою відповідь.

– Фізика не закінчується за дверима шкільного кабінету.

– Відомо, що 1 дм3 =1 л. Якби шкали бензоколонок на автозаправках були проградуйовані в кубічних метрах, то похибка у вимірюванні об’єму пального зменшилась би.

– Альфред Нобель повинен був не розповідати світу про свій винахід – динаміт.

Тренувальні тестові завдання з комп’ютерною перевіркою ви знайдете на електронному освітньому ресурсі “Інтерактивне навчання”.

Чому в сучасному світі важко загубитись

Лише кілька десятиліть тому слово “радіолокатор”, або “радар”, асоціювалося з протиповітряною обороною, слово “гідролокатор”, або “сонар”, – із сейнерами та підводними човнами. А от абревіатури GPS і взагалі не існувало. Нині найпростіші моделі сонарів може придбати кожен рибалка, радарами оснащують не лише літаки, але й невеликі катери, а система GPS рекламується як найкращий засіб від викрадень автомобілів.

Радіолокатор / радар

На початку ХХ століття було виявлено, що радіохвилі відбиваються від металевих предметів. Це відкриття дало змогу запропонувати принцип радіолокації – виявлення, розпізнавання та визначення координат різноманітних предметів за допомогою радіохвиль. Якщо прилад зафіксує факт відбиття, це означає, що він виявив об’єкт (літак). За швидкістю поширення радіохвилі (300 000 км/с), інтервалом часу між моментом випромінювання та моментом прийому сигналу можна визначити відстань до об’єкта (його координати). Нарешті, за характером відбитого сигналу можна розпізнати, від якого об’єкта (літака, айсберга, скелі) відбилася радіохвиля.

Принцип дії радара:

П – передавач;

Пр – приймач;

О – об’єкт (літак);

1 – випромінювана хвиля;

2 – відбита хвиля.

У сучасних радарах передавач і приймач зазвичай поєднуються

Це цікаво

РАДАР – від англійського слова radar, скорочення від ra(dio) d(etecting) a(nd) r(anging) – радіовиявлення та визначення дальності.

СОНАР – від англійського слова sonar, скорочення від so(und) n(avigation) a(nd) r(anging) – звукова навігація та визначення дальності.

GPS – абревіатура від англійських слів global position system – всесвітня система визначення місця перебування.

Спеціальні покриття на поверхні військових літаків знижують рівень відбитого сигналу, і такі літаки не можуть бути виявлені звичайними радарами

Це цікаво

Систему GPS спочатку було створено на замовлення американського уряду. Сьогодні ця система застосовується у багатьох сферах: міське та сільське господарство, природні ресурси, археологія, навігація, спорт, моніторинг рухомих об’єктів.

Європейський Союз завершує створення власної системи навігації, яка є аналогом GPS. Ця система має назву Galileo.

Гідролокатор / сонар

Принцип роботи гідролокатора подібний до принципу роботи радара, тільки він випромінює і, відповідно, фіксує не радіо-, а звукові хвилі. Як і у випадку радіохвиль, за швидкістю поширення звуку у воді (1500 м/с) та часом затримки приходу відбитої хвилі можна визначити відстань до об’єкта, а за напрямком відбитого сигналу – напрямок на об’єкт. Уперше гідролокатор був застосований для виявлення підводних човнів під час Першої світової війни (1914-1918), згодом його почали застосовувати для дослідження рельєфу морського та океанського дна, виявлення косяків риби тощо.

GPS

GPS створено для того, щоб будь-який користувач міг визначити свої координати на земній поверхні з точністю до кількох десятків метрів. Нині ця система не лише стежить за правильним курсом судна, але й допомагає звичайним туристам не заблукати в незнайомому місті.

Система GPS складається з багатьох супутників, які літають на висоті приблизно 20 000 км над Землею, та наземних систем. Супутники постійно підтримують зв’язок із наземними системами і завдяки цьому точно “знають” своє положення відносно Землі. Кожний користувач GPS-навігатора в будь-яку мить може визначити місце свого перебування. Для цього пристрій повинен отримати сигнали від трьох – чотирьох різних супутників одночасно та опрацювати отримані дані за допомогою вбудованого комп’ютера.

Схема роботи системи GPS: С – супутник; н – наземні системи; к – користувач приладу GPS; 1 – радіосигнал до користувача; 2 – радіообмін із наземними системами

Теми рефератів і повідомлень

1. Технічні винаходи, що змінили життя людства.

2. Сучасна фізика як доказ мудрості наших предків.

3. Історія створення перших еталонів.

4. Які еталони має Україна і де вони зберігаються.

5. Еволюція вимірювальних приладів.

6. Які вони – найдрібніші об’єкти в природі.

7. Стародавні одиниці довжини і часу.

8. Як зароджувалося вчення про атоми.

9. Перші спроби та сучасні методи вимірювання розмірів молекул.

10. Що можуть нанотехнології.

11. Дифузія навколо нас.

12. Метеорити, що загрожують існуванню людства.

13. Мікро-, макро- й мегасвіти.

14. 10 цікавих фактів із життя видатних учених.

15. Історія одного відкриття.

16. Архімед – великий давньогрецький математик, фізик та інженер.

17. Аристотель – видатний учений давнини.

18. Досягнення і трагедії геніального фізика Галілео Галілея.

19. Генії фізичної науки ХХ століття.

20. Внесок українських учених у розвиток сучасної техніки.

21. Найпрестижніша міжнародна премія з фізики та її лауреати.

Теми експериментальних досліджень

1. Спостереження та дослідження процесу дифузії.

2. Вимірювання лінійних розмірів тіл за допомогою різних приладів. Оцінювання похибки вимірювання.

3. Вимірювання площі поверхні тіл різними способами.