Вывести выражение для расчёта относительной погрешности косвенных измерений: i=2/5mr^2 (m, r - прямые многократные измерения)

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Относительная погрешность косвенного измерения момента инерции рассчитывается по формуле ϵI=ϵm2+4ϵr2bold epsilon sub bold cap I equals the square root of bold epsilon sub bold m squared plus 4 bold epsilon sub bold r squared end-root , где ϵmepsilon sub m и ϵrepsilon sub r — относительные погрешности прямых измерений массы и радиуса соответственно. Шаг 1: Логарифмирование исходного выражения Для вывода формулы относительной погрешности функции вида I=25mr2cap I equals two-fifths m r squared наиболее удобно использовать метод логарифмического дифференцирования. Сначала возьмём натуральный логарифм от обеих частей уравнения: lnI=ln(25mr2)l n cap I equals l n open paren two-fifths m r squared close paren Используя свойства логарифма (логарифм произведения равен сумме логарифмов, а показатель степени выносится как множитель), получаем: lnI=ln25+lnm+2lnrl n cap I equals l n two-fifths plus l n m plus 2 l n r Шаг 2: Нахождение дифференциала Продифференцируем полученное выражение. Учитывая, что дифференциал константы ln25l n two-fifths равен нулю, получаем: dII=dmm+2drrthe fraction with numerator d cap I and denominator cap I end-fraction equals d m over m end-fraction plus 2 d r over r end-fraction В теории погрешностей отношение дифференциала величины к самой величине dXXthe fraction with numerator d cap X and denominator cap X end-fraction соответствует относительной погрешности ϵXepsilon sub cap X. Шаг 3: Переход к среднеквадратичной погрешности Поскольку измерения mm и rr являются независимыми, для оценки наиболее вероятного значения погрешности используется закон сложения случайных величин (квадратичное суммирование). Заменяя дифференциалы на конечные приращения (абсолютные погрешности Δmdelta m и Δrdelta r), получаем итоговую формулу: ϵI=(Δmm)2+(2Δrr)2epsilon sub cap I equals the square root of open paren the fraction with numerator delta m and denominator m end-fraction close paren squared plus open paren 2 the fraction with numerator delta r and denominator r end-fraction close paren squared end-root Или через относительные погрешности прямых измерений ϵm=Δmmepsilon sub m equals the fraction with numerator delta m and denominator m end-fraction и ϵr=Δrrepsilon sub r equals the fraction with numerator delta r and denominator r end-fraction : ϵI=ϵm2+4ϵr2epsilon sub cap I equals the square root of epsilon sub m squared plus 4 epsilon sub r squared end-root Ответ: ϵI=ϵm2+4ϵr2bold epsilon sub bold cap I equals the square root of bold epsilon sub bold m squared plus 4 bold epsilon sub bold r squared end-root Требуется ли вам дополнительно вывести формулу для абсолютной погрешности ΔIcap delta cap I через полученное выражение?

Форма ответа

Ваш аватар