Niepewność wyniku obliczeń: sumy, iloczyny i potęgi
Prędkości zwykle nie mierzymy bezpośrednio: mierzymy drogę i czas, a następnie dzielimy. Obie niepewności przechodzą na wynik. Sposób ich połączenia zależy od równania i od tego, czy wyniki wejściowe są ze sobą związane.
W tym materiale
Prędkości zwykle nie mierzymy bezpośrednio: mierzymy drogę i czas, a następnie dzielimy. Obie niepewności przechodzą na wynik. Sposób ich połączenia zależy od równania i od tego, czy wyniki wejściowe są ze sobą związane.
Potrzebne wiadomości: Niepewność standardowa, procenty, pierwiastki i proste funkcje.
Niepewności standardowe, nie granice
Dla nieskorelowanych wielkości x i y standardowa niepewność sumy lub różnicy wynosi u_z=\sqrt{u_x^2+u_y^2}. Znak odejmowania nie powoduje odejmowania niepewności. Dla małych niepewności i iloczynu albo ilorazu łączymy kwadratowo niepewności względne: (u_z/|z|)^2=(u_x/x)^2+(u_y/y)^2.
Potęga wymaga dodatkowego czynnika. Gdy z=Cx^a, a C jest dokładną stałą, otrzymujemy w przybliżeniu u_z/|z|=|a|u_x/|x|. To wynik przybliżenia liniowego; dla dużych niepewności lub wielkości bliskich zeru trzeba wrócić do pełnego modelu.
Przykład z prostokątem
Niezależnie zmierzono boki 10,0 cm z u=0,3 cm i 20,0 cm z u=0,8 cm. Pole wynosi 200 cm². Niepewności względne to 3% i 4%, więc względna niepewność pola wynosi 5%, a bezwzględna 10 cm².
Nie można tym samym rachunkiem potraktować pola kwadratu jako iloczynu dwóch niezależnych pomiarów, jeśli oba boki zastępujemy tym samym zmierzonym x. Wtedy S=x^2 i czynnik wynosi 2, a nie pierwiastek z dwóch. Podobnie wspólne przesunięcie zera może skorelować wyniki. Gdy zamiast niepewności standardowych dostajemy wyłącznie twarde granice, analiza najgorszego przypadku wymaga innego rachunku.
Zadania do tego tematu
- Grubość ścianki jako różnica dwóch niezależnych pomiarów
- Niepewność szybkości zmierzonej fotobramką
- Pole kwadratu: dlaczego nie wolno niezależnie liczyć tego samego boku dwa razy?
- Co bardziej ogranicza wyznaczenie energii kinetycznej?
Komentarze (0)
Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.
RSS komentarzy · Powiadomienia e-mail
Dodaj komentarz
Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto