Pytania i zadania

1. Zmierzono pięciokrotnie linijką milimetrową odległość pomiędzy soczewką i ekranem, otrzymując następujące rezultaty (w mm): 138, 139, 138, 139, 139. a) Jaką niepewnością (systematyczną czy przypadkową) obarczone są te pomiary; b) Obliczyć odległość soczewka-ekran, oraz jej niepewność, a także niepewność względną i procentową tego pomiaru.

2. Stoperem, o najmniejszej podziałce 0,1 s wykonano dwa pomiary okresu drgań wahadła matematycznego. W pierwszym pomiarze zmierzono czas 20-tu drgań, otrzymując t1= 17,2 s. W drugim pomiarze zmierzono czas 30-tu drgań, otrzymując t2 = 25,4 s. Jaki jest okres drgań tego wahadła i jaka jest niepewność pomiarowa tej wartości ?

3. Z amperomierza o skali do 5 A odczytano natężenie prądu płynącego w obwodzie:
(3,72+ 0,01)A. Jaka jest klasa tego amperomierza ?

4. W ćwiczeniu mającym na celu wyznaczenie parametru mierzy się wysokość słupów rtęci h1 i h2 na manometrze, a oblicza się ze wzoru


W pewnym pomiarze otrzymano h1 = 152 mm Hg i h2= 47 mm Hg. Dokładność odczytu wysokości h = 1 mm Hg. Obliczyć wartość parametru i jego niepewność maksymalną .

5.Zmierzono pojemność dwu kondensatorów, otrzymując

Jaka będzie pojemność układu tych kondensatorów oraz jej niepewność, gdy te kondensatory połączymy: a) szeregowo, b) równolegle ?

6. Załóży, że niepewność przypadkowa jest jedyną niepewnością występującą w pomiarach. a) Jakie jest prawdopodobieństwo uyzskania wyniku pomiaru mieszczącego się w przedziale (m - 2 s, m + 2 s)? b) W jakim przedziale leży 99 % wszystkich pomiarów?

7. Wykonano 5 pomiarów pracy wyjścia elektronu z metalu, otrzymując następujące wartości (w eV): 2,7;2,6; 2,7; 3,1; 2,8. a) Obliczyć wartość średnią i jej odchylenie standardowe. b) W jakim przedziale znajduje się rzeczywista wartość pracy wyjścia, jeżeli przyjmiemy poziom ufności równy 1- a = 0,98?

8. W celu wyznaczenia współczynnika tłumienia drgań tłumionych zmierzono czas t dziesięciu drgań oraz amplitudę A po tym czasie (przyjmując amplitudę początkową Ao= 1). Uzyskano następujące rezultaty:

Współczynnik tłumienia obliczamy z równania
Obliczyć wartość współczynnika tłumienia i jego niepewność pomiarową.

9. W ćwiczeniu mającym na celu wyznaczenie długości fali świetlnej l za pomocą siatki dyfrakcyjnej o podanej stałej siatki d korzysta się ze wzoru:

gdzie:
l - odległość siatki od ekranu, k - rząd ugięcia prążka, xk- odlgłość prążka k-tego rzędu od prążka centralnego.
Wyprowadzić wzór na niepewność całkowitą długość fali , jeżeli wiadomo, że odległość l mierzy się tylko jeden raz i jest ona obarczona niepewnością systematyczną 1l wynikającą z działki użytego przymiaru i niepewnością systematyczną 2l wynikającą z niedokładnego przyłożenia tej linijki. Jeżeli chodzi o xk, to dla danego k mierzy się go 5 razy i ponadto obarczone jest także niepewnościami systematycznymi 1xk i 2xk podobnej natury, co l. Zastosować metodę podaną w rozdziale 4.

10. Jakie wielkości należy odłożyć na osiach układu współrzędnych, jeżeli na rysunku chcemy otrzymać linię prostą w przypadku następujących ćwiczeń:

a) W ćwiczeniu, "Wyznaczanie długości fali światła za pomocą pierścieni Newtona" mierzy się promienie rk pierścieni k-tego rzędu powstających w wyniku interferencji na warstewce powietrza pomiędzy płaską płytką i płytką sferyczną o promieniu R. Długość fali oblicza się ze wzoru


b) W ćwiczeniu "Badanie fotokomórki gazowej" mierzy się prąd I w obwodzie fotokomórki w funkcji odległość r punktowego źrodła światła od fotokomórki. Wiadomo, że natężenie światła od źródła punktowego maleje z kwadratem odległości, a prąd I jest proporcjonalny do natężenia światła.

c) W ćwiczeniu "Badanie drgań tłumionych" mierzy się amplitudę drgań A(t) w chwilach kolejnych maksymalnych, dodatnich wychyleń. Wiadomo, że A(t) = Aoe-t.

11. W pręcie, którego jeden koniec jest podgrzewany źródłem o stałej mocy, a drugi koniec jest zanurzony w wodzie z lodem, powstał liniowy gradient temperatury. Oto wyniki pomiaru temperatury T w różnych odległościach x od końca pręta:
x [cm] 10 20 30 40 50
T[oC] 7,3 16,1 25,0 34,2 43,0

Obliczyć parametry a i b regresji liniowej T = T(x) oraz ich niepewności Sa i Sb, a także współczynnik korelacji.

Tabela I

Wartości krytyczne tn rozkładu Studenta.(Dla poziomu ufności a=0,3174)
ntnn tn ntn ntn
1 -7 1,0903131,0432 191,0284
21,83678 1,0765141,0398 201,0268
31,32109 1,0663151,0368 211,0254
41,196610 1,0585161,0343 221,0242
51,141411 1,0524171,0320 231,0231
61,110312 1,0474181,0301 241,0220

Tabela II

Wartości krytyczne tn,a rozkładu Studenta


n
a=0,1
a=0,05
a=0,02
a=0,005
2
6,3138
12,7062
31,8205
127,3213
3
2,9200
4,3027
6,9646
14,0890
4
2,3534
3,1824
4,5407
7,4533
5
2,1318
2,7764
3,7469
5,5976
6
2,0150
2,5706
3,3649
4,7733
7
1,9432
2,4469
3,1427
4,3168
8
1,8946
2,3646
2,9980
4,0293
9
1,8595
2,3060
2,8965
3,8325
10
1,8331
2,2622
2,8214
3,6897
15
1,7613
2,1448
2,6245
3,3257
20
1,7291
2,0930
2,5395
3,1737
25
1,7109
2,0639
2,4922
3,0905



KONIEC -- powrót do spisu treści