Thermometers indicate different air temperatures in the shop. The thermometer readings shown in the figure are between 22°C and 25°C.
Therefore, based on the indications of these thermometers you cannot give one temperature value as the air temperature in the shop. It can only be stated that the temperature is in the range of 22°C to 25°C.
Conclusion:
The measurement results never give absolute certainty as to the value of the measured quantity (in this case - temperature). We are talking about the so‑called measurement uncertaintymeasurement uncertaintymeasurement uncertainty.
The measurement uncertainty is defined as the smallest readable scale unit.
Research problem: Indicating sources of measurement uncertainty.
Hypothesis: The measurement uncertainty is related to the characteristics of the measuring instrumentmeasuring instrumentmeasuring instrument.
What you will need:
a) laboratory thermometer b) medical thermometer c) room thermometer d) a beaker with tap water
Instruction:
1. Insert three thermometers at the same time into the same beaker with water 2. Read the temperature value on each of the thermometers, 3. Write the results of the measurement in the table:
[Table 1]
4. Calculate the averageaverageaverage water temperature in the beaker using the formula:
Round the result of the calculation to the first decimal place and write it in the table.
Summary: Each measuring instrument has a certain accuracy (precision) of measurement. When measuring, for example, temperature, we read the result and we need to determine with what accuracy the measuring instrument (in this case the thermometer) allows us to give it (specify).
Task 2
Answer the question:
Why do you think that thermometers that we hang outside the window are not used to measure body temperature?
Thermometers which are used to measure the body temperature have a different scale and different measurement accuracy from the window ones. We expect that the thermometer which is used to measure the body temperature may indicate the temperature from the range of 34 to 42°C with an accuracy of 0,1°C. The thermometers which are used to measure the air temperature do not need such accuracy. They have to be able to indicate temperatures from -50 to +50°C. The thermometers used, for example, in ovens or in technical processes have the other measuring range and accuracy.
Experiment 2
Research problem: Indicating sources of measurement uncertaintymeasurement uncertaintymeasurement uncertainty.
Hypothesis: The measurement uncertainty is related to the accuracy of the scale and the smallest readable scale of the measuring instrument.
What you will need:
a) stick b) ruler c) rolled construction tape d) sewing centimeter
Instruction:
1. Perform a five‑fold measurement of the stick length using ruler, a sewing tape measure and a rolled construction tape. 2. Record the results obtained by all group members in the table.
[Table 2]
3. Calculate the averageaverageaverage cord length () using the formula:
Round the result of the calculation to the first decimal place and write it in the table.
Summary: The reason for differences in the length of the stick read from the measuring instruments was the accuracy of their performance. The smallest readable scale units are almost (but not exactly) equal. Therefore, the reason for measurement uncertainty in this case was the accuracy of reading, the accuracy of the measuring instrument and its correct application.
[Interactive illustration]
Observation:
a) Measuring a single time interval always gives an error of 0.1 s to 0.5 s. b) When measuring 10 measuring signal cycles, the absolute error is the same as when measuring only one measuring signal cycle. However, the error in measuring one cycle of the measurement signal is now 10 times smaller, and is within 0.02 s 0.05 s.
Conclusion:
a) We ourselves (i.e. the characteristics of the experimenter, called the observerobserverobserver) are the reason for the measurements uncertainty. b) The measurement error of a recurring phenomenon can be reduced by making a single measurement of a whole series of recurring phenomena.
Nie ma pomiarów idealnych! Każdy pomiar ma skończoną dokładność i jest obarczony niepewnością pomiarową wynikającą z dokładności (jakości) użytych przyrządów pomiarowych. Oczywiście, możemy zmniejszać tę niepewność dzięki doskonaleniu przyrządów i metod pomiarowych, ale nigdy nie wyeliminujemy jej całkowicie. Nie zawsze potrzebne są nam pomiary wykonywane z bardzo dużą dokładnością.
Np. nie ma sensu podawania odległości na znakach drogowych wyrażonej w milimetrach, centymetrach a nawet w metrach.
Jeśli kilka razy zmierzysz długość tego samego przedmiotu i otrzymasz kilka różnych wartości (liczb), to do rzeczywistej długości najbardziej będzie zbliżona średnia otrzymanych wyników.
Błąd pomiaru regularnie powtarzającego się zjawiska można zmniejszyć dokonując pojedynczego pomiaru serii zdarzeń powtarzających się regularnie.
md743ba61d3e7d613_1528449000663_0
Niepewność pomiaru
md743ba61d3e7d613_1528449084556_0
Drugi
md743ba61d3e7d613_1528449076687_0
I. Wykorzystanie pojęć i wielkości fizycznych do opisu zjawisk oraz wskazywanie ich przykładów w otaczającej rzeczywistości.
I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
5) posługuje się pojęciem niepewności pomiarowej; zapisuje wynik pomiaru wraz z jego jednostką oraz z uwzględnieniem informacji o niepewności.
md743ba61d3e7d613_1528449068082_0
45 minut
md743ba61d3e7d613_1528449523725_0
Zapoznanie się z pojęciem niepewność pomiaru.
md743ba61d3e7d613_1528449552113_0
1. Określanie przyczyn niepewności pomiaru.
2. Zapisywanie wyniku pomiaru z określoną dokładnością.
md743ba61d3e7d613_1528450430307_0
Uczeń:
- posługuje się pojęciem niepewności pomiaru,
- zapisuje wyniki pomiaru z określonym przybliżeniem.
md743ba61d3e7d613_1528449534267_0
1. Uczenie się przez obserwację.
md743ba61d3e7d613_1528449514617_0
1. Praca indywidualna.
2. Praca z całą klasą.
md743ba61d3e7d613_1528450127855_0
[Ilustracja 1]
Polecenie 1
Zapoznaj się z ilustracją i odpowiedz na pytanie:
Jaka jest temperatura powietrza w tym sklepie?
Odpowiedź:
Termometry wskazują różne temperatury powietrza w sklepie, Wskazania termometrów pokazanych na rysunku mieszczą się pomiędzy 22°C a 25°C.
Dlatego też, bazując na wskazaniach tych termometrów nie można podać jednej wartości temperatury jako temperatury powietrza w sklepie. Można jedynie stwierdzić, że temperatura ta jest w zakresie od 22°C do 25°C.
Wniosek:
Wyniki pomiarów nigdy nie dają absolutnej pewności co do wartości wielkości mierzonej (w tym przypadku – temperatury). Mówimy tu o tzw. niepewności pomiaru.
Niepewność pomiaru określana jest jako najmniejsza możliwa do odczytania jednostka skali.
md743ba61d3e7d613_1528446435040_0
Doświadczenie 1
Problem badawczy: Pokazanie źródeł niepewności pomiaru.
Hipoteza: Niepewność pomiaru związana jest z cechami przyrządu pomiarowego
Co będzie potrzebne:
a) termometr laboratoryjny b) termometr lekarski c) termometr pokojowy d) zlewka z wodą z kranu
Instrukcja:
1. Włóż jednocześnie trzy termometry do tej samej zlewki z wodą 2. Odczytaj wartość temperatury na każdym z termometrów, 3. Wyniki pomiaru wpisz do tabeli:
[Tabela 1]
4. Oblicz średnią temperaturę wody w zlewce stosując zależność:
Wynik obliczenia zaokrąglij do pierwszego miejsca po przecinku i zapisz w tabeli.
Podsumowanie:
Każdy przyrząd pomiarowy posiada określoną dokładność (precyzję) pomiaru. Dokonując pomiaru np. temperatury odczytujemy wynik oraz musimy określić z jaką dokładnością przyrząd pomiarowy (w tym przypadku termometr) pozwala nam go podać (określić).
Polecenie 2
Odpowiedz na pytanie:
Jak myślisz dlaczego do pomiaru temperatury ciała nie używa się termometrów, które wieszamy za oknem?
Termometry do mierzenia temperatury ciała mają inną skalę oraz inną dokładność pomiarową aniżeli zaokienne. Spodziewamy się, że termometr do mierzenia temperatury ciała może wskazywać temperaturę z zakresu 34 a 420°C z dokładnością do 0,10°C. Takiej dokładności nie muszą mieć termometry do pomiaru temperatury powietrza, które z kolei muszą mieć możliwość wskazania temperatury z zakresu -50 do +500°C. Inny zakres pomiarowy i dokładność będą miały termometry wykorzystywane np. w piekarnikach czy w procesach technicznych.
Doświadczenie 2
Problem badawczy: Pokazanie źródeł niepewności pomiaru.
Hipoteza: Niepewność pomiaru związana jest z z dokładnością skali i najmniejszą możliwą do odczytu podziałką przyrządu pomiarowego.
Co będzie potrzebne:
a) patyk b) linijki szkolne c) zwijana taśma budowlana d) centymetr krawiecki
Instrukcja:
1. Wykonajcie pięciokrotny pomiar długości patyka przy pomocy linijek, centymetra krawieckiego oraz zwijanej taśmy budowlanej. 2. Zapiszcie w tabeli wyniki otrzymane przez wszystkich członków grupy.
[Tabela 2]
3. Obliczcie średni wynik długości sznurka () stosując zależność:
Wynik obliczenia zaokrąglijcie do pierwszego miejsca po przecinku i zapiszcie w tabeli.
Podsumowanie: Przyczyną różnic w długości patyka odczytanej z przyrządów mierniczych była dokładność ich wykonania. Najmniejsze możliwe do odczytania jednostki skali są prawie (ale nie dokładnie) równe. Zatem przyczyną niepewności pomiarowej była w tym przypadku dokładność odczytu, dokładność przyrządu pomiarowego oraz prawidłowe jego zastosowanie.
[Ilustracja interaktywna]
Obserwacja:
a) Pomiar pojedynczego interwału czasowego daje zawsze błąd, rzędu 0,1 s do 0,5 s. b) Podczas pomiaru 10 cykli sygnału pomiarowego błąd bezwzględny jest taki sam jak w przypadku pomiaru tylko jednego cyklu sygnału pomiarowego. Jednak błąd pomiaru jednego cyklu sygnału pomiarowego jest teraz 10 razy mniejszy, i zawiera się w granicach 0,02 s 0,05 s.
Wniosek:
a) Przyczyną niepewności pomiarów jesteśmy my sami (czyli cechy eksperymentatora, zwanego obserwatorem). b) Błąd pomiaru powtarzającego się zjawiska można zmniejszyć dokonując jednokrotnego pomiaru całej serii zjawiska powtarzającego się regularnie.
md743ba61d3e7d613_1528450119332_0
Nie ma pomiarów idealnych! Każdy pomiar ma skończoną dokładność i jest obarczony niepewnością pomiarową wynikającą z dokładności (jakości) użytych przyrządów pomiarowych. Oczywiście, możemy zmniejszać tę niepewność dzięki doskonaleniu przyrządów i metod pomiarowych, ale nigdy nie wyeliminujemy jej całkowicie. Nie zawsze potrzebne są nam pomiary wykonywane z bardzo dużą dokładnością,
Np. nie ma sensu podawania odległości na znakach drogowych wyrażonej w milimetrach, centymetrach a nawet w metrach.
[Ilustracja 2]
Jeśli kilka razy zmierzysz długość tego samego przedmiotu i otrzymasz kilka różnych wartości (liczb), to do rzeczywistej długości najbardziej będzie zbliżona średnia otrzymanych wyników.
Błąd pomiaru regularnie powtarzającego się zjawiska można zmniejszyć dokonując pojedynczego pomiaru serii zdarzeń powtarzających się regularnie.
measurement uncertainty1
measurement uncertainty
niepewność pomiaru
RtmKKxwuW5WDb1
wymowa w języku angielskim: measurement uncertainty
wymowa w języku angielskim: measurement uncertainty