Lý thuyết Sai số của phép đo đại lượng vật lý chuẩn nhất

Sai số của phép đo đại lượng vật lý là một trong những kiến thức cần thiết dùng trong các bài thực hành Vật lý. Trong bài viết dưới đây, Cunghocvui sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về sai số của phép đo các đại lượng vật lý lớp 10 và ứng dụng nó trong một số bài tập.

A. Lý thuyết Sai số của phép đo các đại lượng vật lý 10

I - Phép đo đại lượng vật lý và hệ đơn vị SI

1. Phép đo đại lượng vật lý

- Thao tác so sánh một đại lượng vật lý với một đại lượng cùng loại được quy ước làm đơn vị thì được gọi là phép đo đại lượng vật lý.

- Trong phép đo đại lượng vật lý, có hai cách đo chính, đó là:

+ Phép đo trực tiếp là quá trình trực tiếp dùng một dụng cụ đo cụ thể, xác định để đo đại lượng vật lý

+ Phép đo gián tiếp là quá trình gián tiếp thực hiện đo đại lượng vật lý phải thông qua một số yếu tố trung gian khác như công thức liên hệ,...

2. Đơn vị đo và hệ đơn vị SI

- Hệ đơn vị SI là một hệ thống bao gồm các đơn vị dùng để đo lường các đại lượng vật lý. Hệ đơn vị SI này đã được công nhận và trở thành quy định một các đồng nhất, được sử dụng để đo lường các đại lượng vật lý tại nhiều quốc gia.

- Đơn vị đo đại lượng vật lý thường được lấy trong hệ đơn vị SI

II - Sự chênh lệch trong phép đo

1. Phân loại sai số

Có hai loại sai số trong phép đo, đó là: 

- Sai số hệ thống (thường xuất hiện ở các dụng cụ đo và chỉ xét sai số ở dụng cụ)

- Sai số ngẫu nhiên (yếu tố chủ quan): nguyên nhân do sự tác động của các yếu tố bên ngoài làm hạn chế khả năng quan sát của con người. Từ đó dẫn đến sai số.

2. Giá trị trung bình

Công thức tính giá trị trung bình của một đại lượng khi thực hiện nhiều lần đo là:

\(\overline{A}=\dfrac{A_{1}+A_{2}+A_{3}+...+A_{n}}{n}\)

- Xác định giá trị trung bình để tính được giá trị gần đúng nhất của đại lượng A (sai số thấp)

3. Cách xác định sai số của phép đo

- Phép tính giá trị tuyệt đối của hiệu giữa giá trị trung bình và giá trị tương ứng từng lần đo được gọi là sai số tuyệt đối.

- Công thức: \(\Delta A_{1} = \left | \overline{A}-A_{1} \right |\), \(\Delta A_{2} = \left | \overline{A}-A_{2} \right |\), \(\Delta A_{3} = \left | \overline{A}-A_{3} \right |\)....

- Công thức tính giá trị sai số tuyệt đối trung bình của một đại lượng khi thực hiện nhiều lần đo là

\(\Delta \overline{A}=\dfrac{\Delta A_{1}+\Delta A_{2}+\Delta A_{3}+...+\Delta A_{n}}{n}\) (Sai số tuyệt đối trung bình là một trong những dạng sai số ngẫu nhiên)

4. Cách viết kết quả đo

- Đại lượng A sau khi thực hiện một số lần đo được viết dưới công thức sau:

+ \(A=\overline{A}+ \Delta A\)

+ \(A=\overline{A}- \Delta A\)

(Trong đó, \(\Delta A\) tối đa được lấy hai chữ số)

5. Khái niệm sai số tỉ đối

- Trong đại lượng đo, thương của sai số tuyệt đối và giá trị trung bình được gọi là sai số tỉ đối của phép đo.

- Sai số tỉ đối của phép đo được kí hiệu là \(\delta A \)

 - Công thức tính sai số tỉ đối là \(\delta A = \dfrac{\Delta A}{\overline{A}}.100%\)% 

6. Trong phép đo gián tiếp, cách để xác định sai số là như thế nào?

- Trong một tổng hoặc một hiệu, sai số tuyệt đối được tính bằng tổng các sai số tuyệt đối của các số hạng.

- Trong một tích hoặc một thương, sai số tỉ đối được tính bằng tổng các sai số tỉ đối của các thừa số.

B. Sai số của phép đo các đại lượng vật lý bài tập

Bài 1: Cho số liệu bảng sau và công thức của gia tốc được tính bằng \(g=\dfrac{2h}{t^2}\)

Lần đo	Độ cao vật rơi (m)	Thời gian rơi (s)
1	49,23	10
2	48,95	9,89
3	49,14	10,92
4	48,52	8,95
5	50,41	10,53
Trung bình

Yêu cầu tính một số đại lượng sau:

Xác định giá trị trung bình? Sai số ngẫu nhiên? Sai số tuyệt đối? Sai số tỉ đối của phép đo độ cao?

Bài 2: Kết quả của thí nghiệm giao thoa qua khe I - âng được ghi lại vào một bảng số liệu sau:

Số lần đo	D(m)	i (mm)
1	0,39	1,835
2	0,41	1,853
3	0,45	1,840
4	0,42	1,807
5	0,44	1,867
Trung bình

Biết rằng độ dài khoảng cách giữa hai khe là 0,15 với sai số là 0,01mm, bước sóng \(\lambda\) học sinh đó đo được là bao nhiêu khi cho công thức \(\lambda =\dfrac{ai}{D}\).

Tham khảo thêm >>> Giải bài tập sách giáo khoa Sai số của phép đo đại lượng vật lý

Với bài viết sai số của phép đo đại lượng vật lý, Cunghocvui đã khái quát kiến thức một cách đầy đủ và chi tiết giúp các bạn thuận lợi hơn trong quá trình thực hành môn Vật lý. Nếu có đóng góp gì cho bài viết sai số của phép đo các đại lượng vật lý 10, hãy để lại comment dưới phần bình luận nhé!