الفيزياء · المسرد

ما معنى المقدار المقيس والخطأ والارتياب؟

تعريف 1.15 الفيزياء الجامعية — السنة الأولى · الفصل 1 — الوحدات والأبعاد والقياس

المقدار المقيس هو المقدار الذي يُراد قياسه. وتكرار القياس يعطي قيمًا متبعثرة: أي إن القياس متقلّب. وخطأ نتيجةٍ واحدة هو فرقها المجهول عن القيمة الحقيقية؛ أما الارتياب المعياري u(x)u(x) لنتيجة xx فهو الانحراف المعياري للقيم التي يمكن أن تُنسب على نحو معقول إلى المقدار المقيس — وهو مقدار يمكن تقييمه. ومصادره: المجرِّب (زمن ردّ الفعل، اختلاف المنظر)، والمحيط (درجة الحرارة، الاهتزازات)، والجهاز (الاستبانة، المعايرة)، والطريقة (نموذج ليس صحيحًا إلا تقريبًا).

أمثلة

مثال 1.19 (كثافة أسطوانة)

أسطوانة: m=47.32gm = 47.32\,\mathrm{g} (u=0.01gu = 0.01\,\mathrm{g}d=12.00mmd = 12.00\,\mathrm{mm} (u=0.02mmu = 0.02\,\mathrm{mm}h=50.2mmh = 50.2\,\mathrm{mm} (u=0.1mmu = 0.1\,\mathrm{mm}). ولدينا ρ=4m/(πd2h)\rho = 4m/(\pi d^2 h)، فيجمع مربعُ الارتياب النسبي المقاديرَ (0.01/47.32)2=4.5×108(0.01/47.32)^2 = 4.5 \times 10^{-8} و (2×0.02/12.00)2=1.1×105(2 \times 0.02/12.00)^2 = 1.1 \times 10^{-5} و (0.1/50.2)2=4.0×106(0.1/50.2)^2 = 4.0 \times 10^{-6}: فالقطر هو المهيمن، لأنه مربَّع ومقيس إلى 0.17%0.17\%. ومنه u(ρ)/ρ=1.5×105=0.39%u(\rho)/\rho = \sqrt{1.5 \times 10^{-5}} = 0.39\%؛ و ρ=8334kg/m3\rho = 8334\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}، فيكون u(ρ)=33kg/m3u(\rho) = 33\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}: أي ρ=(8.33±0.03)×103 kg/m3\rho = (8.33 \pm 0.03)\times10^3\ \mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3} — نحاس أصفر.

اقرأ في الفصل ←