Mavzu: fizik kattaliklar va ularning birliklari. Xatoliklar nazariyasi

MAVZU: FIZIK KATTALIKLAR VA ULARNING BIRLIKLARI. XATOLIKLAR NAZARIYASI
Fizika tabiat hodisalarining eng sodda va shu bilan birga eng umumiy qonunlarni materiyaning hossalari tuzilishi va unung harakat qonunlarini o’rganadigan fandir. Fizika tajribaviy fan bo’lib uning qonunlari tajriba natijalariga asoslanadi. O’rganilayotgan obyektning turiga qarab fizika yadro fizikasi, elementlar zarralar fizikasi, atom va molekulalar fizikasi, qattiq jismlar fizikasi, plazma fizikasi va hokazolarga bo’linadi.
Fizika o’rganilayotgan jarayonlar va materiya harakatining shakliga qarab:
moddiy nuqta va qattiq jism mehanikasi, yaxlit muhit mehanikasi, termodinamika va statistik mehanika, elektrodinamika va kvant mehanikasi kabi bo’limlarga bo’linadi.
Modda va maydonlarning fizik hossalarini o’zaro ta’sirini va haroratini miqdor jihatdan tavsiflovchi kattaliklar fizik kattaliklar deyiladi. Fizik kattaliklar sistemasi asosiy va hosilaviy kattaliklardan iboatdir. Asosiy fizik kattaliklar 7 ta bo’lib ularning 3 tasi moddiy dunyoning asosiy hossalarini ifodaluvchi: uzunlik, massa, vaqtdir. Qolgan 4 tasi: tok kuchi, termodinamik harorat, modda miqdori va yorug’lik kuchi fizikaning biror bo’limidan olingan.
Ma’lumki, fizika fanining asosiy tekshirish uslubi-tajribadir. Tajribalar natijasini tushuntirish, asoslash maqsadida ilmiy nazariyalar yaratiladi. Bularning xammasi tabiatda mavjud bo’lgan ob’ektiv qonuniyatlarni o’rganishga va natijada ularning fizikaviy qonunlarini yaratilishiga olib keladi. Fizikaviy qonunlar fizik kattaliklar orasidagi ma’lum munosabatlar vositasida ifodalanadi.
Fizik kattalik deb- miqdor jixatdan xar bir fizik ob’ekt uchun xususiy, lekin sifat jixatdan ko’plab ob’ektlar uchun umumiy bo’lgan va bu ob’ektlarning biror xossasini ifodalovchi kattalikka aytiladi.
Fizik kattalikni ham miqdor,ham sifat jihatdan to’la ifodalaydigan kattalikka uning haqiqiy qiymati deyiladi.
Fizik kattaliklarning qiymatlari doimo takomillashtirib boriladigan tajribalar yordamida aniqlanadi va ularni solishtirish kelishilgan birliklarni (birlik sistemasini) kiritilishini taqozo etadi.
Fizik kattaliklar sistemasi asosiy va xosilaviy kattaliklardan iboratdir. Asosiy fizik kattaliklar 7 ta bo’lib, ularning uchtasi moddiy dunyoning asosiy xossalarini ifodalovchi: uzunlik, massa, vaqt kabi birliklardir. Qolgan to’rttasi esa fizikaning biror bo’limidan olingan. Bunday kattaliklar: tok kuchi, termodinamik harorat, modda miqdori va yorug’lik kuchidir.
Fizik kattalikning son qiymati, uning kattaligini kursatuvchi son bo’lib, tanlangan birlikka bog’liqdir. Fizik kattalikning birligi deb, xar bir fizik kattaliklarni miqdoriy ifodalash uchun qo’llaniladigan, shartli ravishda son qiymati birga teng deb belgilangan o’lchamli fizik kattalikka aytiladi. Odatda birlik kattalikning belgisi yordamida quyidagicha ko’rsatiladi: [t]=1s; [m]=1 kg va hokazo. Fizik kattalikning birligi, shu fizik kattalikning o’ziday kattalikdir. Fizik kattaliklarning asosiy va hosilaviy birliklarining to’plami birliklar sistemasini tashkil qiladi.
Fizik kattaliklarning xalqaro birliklar sistemasi (XBS yoki SI- farnsuzcha
Système International) 1960 yilda o’lchov va tarozilar bo’yicha XI bosh konferentsiyada qabul qilingan bo’lib, yettita asosiy –metr, kilogramm, sekund, ampir, kelvin, mol, kandela va ikkita qo’shimcha: radian va steradianalardan tuzilgan.
Metr (m) – uzunlik birligi;
Kilogramm (kg)- massa birligi; Sekund (s) – vaqt birligi.
Kelvin (K)- termodinamik harorat birligi; Amper (A) –tok kuchining birligi.
Mol (mol) –modda miqdorining birligi;
Kandela (kd) –yoruglik kuchining birligi;
Radian (rad) –qarshisidagi yoyinig uzunligi aylananing radiusiga teng bo’lgan ikkita aylana radiusi orasidagi burchak;
Steradian (sr) –sfera sirtidan, tomoni sfera radiusidek bo’lgan kvadratning yuzasiga teng yuzani ajratuvchi, uchi sfera markazida bo’lgan fazoviy burchak.
Xosilaviy birliklar fizikaviy qonunlardan foydalanib topiladi.
Fizik kattaliklarning birliklarini karrali va ulushli miqdorlarda ifodalash uchun quyidagi old qo’shimchalar ishlatiladi¹:
FIZIK KATTALIKLAR HAQIDA TUSHUNCHA VA ULARNI O`LCHOVCHI ASBOB-USKUNALARNING IMKONIYATLARINI O`RGANISH. SHTANGENTSIRKUL, MIKROMETR VA TAROZIDA O`LCHASHNI O`RGANISH Ishdan aqsad: To g ri geoetrik shaklga ega bo lgan qattiq jislarning zichligini aniqlashni o rganish Kerakli asboblar: Kovak silindr, shar, shtangensirkul (yoki ikroetr) texnik tarozi, tarozi toshlari FIZIK KATTALIKLAR HAQIDA TUSHUNCHA Modda va aydonlarning fizik hossalarini o zaro tasirini va haroratini iqdor jihatdan tavsiflovchi kattaliklar fizik kattaliklar deyiladi. Fizik kattaliklar sisteasi asosiy va hosilaviy kattaliklardan iboatdir. Asosiy fizik kattaliklar yettita bo lib ularning 3 tasi oddiy dunyoning asosiy hossalarini ifodaluvchi: uzunlik, assa, vaqtdir. Qolgan 4 tasi: tok kuchi, terodinaik harorat, odda iqdori va yorug lik kuchi fizikaning biror bo liidan olingan. 1
Fizik kattalikning son qiyati uning kattaligini ko rsatadi va u tanlab olingan birlikka bog l!.q. Fizik kattaliklarning Xalqaro Birliklar Sisteasi 1960-yilda o lchov va tarozilar bo yicha bosh konsentratsiyada qabul qilingan bo lib 7 ta asosiy-etr, kilogra. sekund, aper, kelvin, ol, kandella va 2 ta qo shicha- radian va steradianlardan tuzilgan hosilaviy birliklar fizik qonunlardan foydalanib topiladi. Shtangensirkul Shtangensirkul santietr va illietrlarda darajalangan, hada bir tooni qo zg alas oyoqchadan iborat bo lgan etall chizig chdir. Chizg ich bo ylab suriluvchi ikkita oyoqcha, aniqroq o lchalar uchun nonius bilan jihozlangan bo lib, u illietrning o ndan bir ulushigacha (0,1) aniqlikda o lchashga ikon beradi. Shtangensirkulning tuzilishi. 2
1. qo zg alas oyoqcha 2. qo zg aluvchi oyoqcha 3. nonius 4. chizg ich 5. Ichki o lchalarni xisoblash uchun qo zg aluvchi oyoqcha 6. chuqurlik o lchovini hisoblash uchun oyoqcha Noniusni 10 ta bo linasi bo lib, uzunligi 9 ga teng, har bir bo linasining qiyati 0,1 ga teng. Agar shtangensirkulning birlashtirilsa, noniusdagi nol, chizg ichdagi nol bilan usta-ust tushadi. Jis o lchalarini aniqlash uchun shtangensirkuldan oyoqchalarini surib, ular orasidagi jisni zich qilib joylashtiriladi. Asosiy shkaladan uning nolidan boshlab noniusni nolgacha butun sonlar qiyati olinadi., nonius shkalasidan esa yuqori shkala qiyati bilan kelgan o nli qiyat olinadi. Mikroetr Aniqroq o lchashlarni ikroetr yordaida o lchash ukin. Mikroetr quyidagi qislardan iborat. 1 - assiv yari halqa, uning bir uchiga 2 - qo zg alas o zak joylashgan 3 3 - qo zg aluvchi o zak, uning ikkinchi uchida vint bo lib u 4 - rezbali qo zg alas nay ichida harakatga keladi va 5 - rezbali qo zg alas nay, ya ni barabanli shkala bilan biriktirilgan bo ladi. Barabanli shkalaning esa 50 ta bo linasi bo lib, 4 qo zg alas nay atrofida joylashgan. 6 - tirildoq buragich doio kuch bilan jisni ushlab turish uchun va jisda deforatsiya yuz berasligi uchun xizat qiladi. 4- nay ichki rezbasining qadai 0,5 ga teng, shuning uchun 3- ning vinti unda bir arta to liq aylangan qo zg aluvchi o zak 0,5 ga ilgarilana harakat qilib suriladi. 4- qo zg alas nayda bo ylaa shtrix (chiziq) o tkazgich bo lib, undan vintning 0,02 aylanaga burilishi 3-ning 0,01 ilgarilana harakat qilishiga sabab bo ladi. Deak, shtrixdan boshlab 5-baraban ikki arta to liq aylanganda, 3- o zak 1 ga suriladi. Vintning 0,5 siljishiga to g ri kelgan to liq aylanishlarni qo zg alas naylardagi shkaladan hisoblanadi. Nazariy qis Jisning zichligi haj birligidagi assaga son jihatidan tengdir. V (1) Zichlikning SI sisteasidagi o lchov birligi [kg/ 3 ]; SGS sisteasidagi o lchov birligi [g/s 3 ]. Jisning zichligi tepraturaga bog liq bo lib, tepratura ko tarilishi bilan u kaayadi (etallar uchun) yoki aksincha tepratura kaayishi bilan u ko tariladi, chunki jisning haji quyidagi forula bo yicha ortadi.: V=V 0 (1+αt), bu yerda V C dagi jisning xaji, V-berilgan teperaturadagi jisning haji, α haj kengayishining terik koeffitsienti, t-selsiy shkalasi bo yicha olingan teperatura. U holda zichlik Bo lgani uchun ; V 0 (1 t) 4 0 V 0 t 1 0 (2) bo`ladi. jisning 0 0 C dagi zichligi; 0 lekin haa jislar ha bu tenglaaga bo ysunaydi. Masalan: suvni (4 0 C dagi) zichligi uzning zichligidan katta. Suvning teperaturasi 4 0 C dan pasayganda uning haji ortadi, bu esa zichlikning kaayishiga olib keladi. Bunday hodisaga anoaliya deyiladi. Deak, anoaliyaga ega bo lgan jislar (suv, naftalin, cho yan) (2) forulaga bo ysunaydi. VAZIFALAR Bu ishda jisning assasini texnik tarozida 0,01 g aniqlikkacha tortib aniqlanadi. Har bir jis esa 1 arta tortiladi. Kovak silindr va sharning geoetrik o lchalarini shtangensirkul yordaida 1 artadan o lchab aniqlanadi. I QISM. Kovak silindrning zichligini aniqlash. 1. Kovak sinlindr assasi ni o lchang. 2. Kovak silindrning balandligi h ni, tashqi diaetri D ni, ichki diaetri d ni shtangensirkul yordaida o lchang. 3. Kovak silindr hajini: V ( D 2 2 d ) h 4 forula bo yicha, zichligini V forula bo yicha hisoblang. Olingan natijalarni 1 jadvalga yozing (g) h(s) D(s) d(s) V(s 3 ), (g/s 3 ) 1-Jadval 4. Hajni va assani hisoblashdagi nisbiy xatoliklarni quyidagi forulalar bo yicha hisoblang. 5 D v 2 ( D d 2 2 D d 2 ) h h 2DD 2dd 2 2 D d h ; h D ; D, d; h va larni o lchashdagi absolyut xatoliklar. ΔD=Δd=Δh=0,005 s Shtangentsirkul eng kichik bo linasining yari Δ=0,005 g eng kichik tosh og irligining yari 5. Zichlikni hisoblashdagi nisbiy xatolik quyidagicha hisoblanadi. D D v D ; D % ( D v D ) 100% 6. Zichlikning absolyut xatoligini hisoblang: Δ= D 7. Zichlik uchun olingan kattalikni SI sisteasiga o tkazing, ya ni [kg/ 3 ] da ifodalang. 8. Oxirgi natijani quyidagicha yozing. haq ( ) kg 3. II QISM Sharning zichligini aniqlash. 1.Shar assasi ni aniqlang. 2. Shtangensirkul yordaida shar diaetri D ni o lchang, shar radiusi R=D/2 forula bo yicha hisoblanadi. 4 R Shar hajini V forula bo yicha, zichligini v forula yordaida hisoblang. Olingan natijalarni 2 jadvalga yozing: 2-Jadval (g) R (s) V (s 2 ), (g/s 2 ) 6 4. Shar hajini o lchashdagi xatolikni hisoblang. 3R D v ; R ΔR=0,005 s ΔR radiusni o lchashdagi absolyut xatolik (shtangensirkul eng kichik bo linasining yariga teng). 5. Shar assasini o lchashdagi nisbiy xatolikni hisoblang. Δ=0,005 g D ; Δ assani bir arta o lchashdagi absolyut xatolik (eng kichik tosh og irligining yariga teng). 6. Shar zichligining nisbiy xatoligini hisoblang. D = D v +D 7. Zichlikning absolyut xatoligini hisoblash Δ= D 8. Nisbiy xatolik % da ifodalang. D ( D v D ) 100% 9. Shar uchun topilgan zichlikning qiyatini SI sisteasiga o tkazing, ya ni [kg/ 2 ] da ifodalang. 10. Oxirgi natijani quyidagicha yozing. haq ) kg. ( 3 Nazorat savollari. 1. Zichlik deb niaga aytiladi? Zichlikning forulasini va o lchov birliklarini yozing 2. Zichlikning tepraturaga bog liqligi forulasini keltirib chiqaring. 3. Shtangensirkul tuzilishini tushuntiring. Nonius nia? 4. Shtangensirkulning o lchash aniqligi niaga teng? 5. Bu ishda xatoliklar qanday hisoblanadi? 7.