Chúng ta đều biết trong vật lý không phải tất cả đều tuyệt đối chính xác, các phép đo đại lượng vật lý ít nhiều đều có sai số. Tuy các sai số này không quá lớn và không gây ảnh hưởng gì đến kết quả nhưng không thể phủ nhận sự tồn tại của chúng. Có nhiều bạn chưa biết cách tính sai số của các phép đo vật lý như thế nào. Bài viết ngày hôm nay mình sẽ hướng dẫn các cách tính sai số chính xác và nhanh chóng nhất.
Tổng quan về các phép đo vật lý
Phép đo đại lượng vật lý còn được xem là phép so sánh với đại lượng vật lý cùng loại, và được dùng làm quy ước đơn vị. Phép đo trực tiếp là những phép đo có sử dụng dụng cụ đo. Còn phép đo gián tiếp là tính thông qua công thức, không dùng dụng cụ.
Tất cả các phép đo trong vật lý học được gọi chung là hệ đơn vị SI. Trong hệ thống SI này bao gồm tất cả các đại lượng vật lý cơ bản mà chúng ta được học. Đây là đại lượng được quy ước chung cho toàn thế giới, dù bạn là người nước nào thì trong vật lý bạn cũng chỉ được dùng một loại đại lượng chung trong hệ thống SI.
Các loại sai số của phép đo trong vật lý học
Trong vật lý học, hầu như mọi phép đo đều có sai số, đặc biệt là các phép đo trực tiếp. Song, không phải loại sai số nào cũng giống nhau. Để biết cách tính sai số chính xác bạn cần phân biệt được các loại sai số cơ bản nhất. Dưới đây là tổng hợp các loại sai số của phép đo trong vật lý học.
Sai số hệ thống
Loại sai số đầu tiên và thường gặp nhất đó là sai số hệ thống. Nó xuất hiện bởi sự sai lệch do phần số lẻ không đọc được chính xác chi tiết nhất trên dụng cụ đo. Sai số này còn được gọi với cái tên là sai số dụng cụ ∆A’. Ngoài ra sai số hệ thống còn tồn tại khi điểm 0 trên công cụ đo bị lệch đi.
Sai số hệ thống hay sai số dụng cụ này thường được lấy bằng một độ chia hoặc một nửa độ chia trên dụng cụ đo.
Sai số ngẫu nhiên
Đây là loại sai số tồn tại bởi khả năng của các giác quan của con người không được chính xác hoàn toàn. Các giác quan của con người có những lúc sẽ bị ảnh hưởng và chi phối bởi nhiều yếu tố ngẫu nhiên ở bên ngoài. Chính vì vậy sai số này được gọi là sai số ngẫu nhiên. Sai số ngẫu nhiên gần như tồn tại trên tất cả các phép đo trực tiếp.
Cách tính sai số của các phép đo đại lượng vật lý
Có rất nhiều các để tính sai số của các phép đo. Dưới đây mình sẽ hướng dẫn bạn cách tính sai số tỉ đối, sai số của phép đo trực tiếp và sai số của phép đo gián tiếp.
Sai số tỉ đối
Một loại sai số thường gặp khác trong các phép đo của Vật lý nữa đó là sai số tỉ đối. Đây là tỉ số giữa sai số tuyệt đối và giá trị trung bình của đại lượng đo đó. Đơn vị của sai số này là %, công thức là:
δA = AA
Cách tính sai số tuyệt đối của phép đo
Sai số tuyệt đối của các phép đo là giá trị tuyệt đối của hiệu giữa giá trị trung bình và giá trị tìm thấy của mỗi lần đo. Điều này được thể hiện dưới dạng công thức:
A1= |A - A1|; A2= |A - A2|; A3= |A - A3|…
Sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo chính là sai số ngẫu nhiên của phép đo đó. Sai số ngẫu nhiên được tính theo công thức sau:
A = A1+A2+…+Ann
Cách tính sai số tuyệt đối của phép đo vật lý chính là lấy tổng của sai số ngẫu nhiên cộng với sai số dụng cụ. Điều này được thể hiện qua công thức:
A= A + A’
Giá trị trung bình
Khi thực hiện các phép đo trong vật lý người ta không chỉ đo duy nhất một lần, mà để tìm được kết quả chính xác cao nhất người ta sẽ đo nhiều lần, ví dụ như 3 lần. Sau đó kết quả cuối cùng sẽ là giá trị trung bình cộng của những phép đo này. Điều này được áp dụng với các công thức tính sai số. Để tính được sai số chuẩn của phép đo vật lý người ta cũng sẽ đo nhiều lần sau đó tính trung bình cộng lại và ra kết quả cuối cùng.
Giá trị trung bình được tính theo công thức: A1+A2+A3+…An sau đó chia cho số n thì sẽ ra được kết quả chính xác nhất cho đại lượng A.
Cách tính sai số của phép đo gián tiếp
Vậy cách xác định sai số của phép đo gián tiếp có gì khác so với sai số của phép đo trực tiếp? Dưới đây là cách tính cơ bản:
- Nếu như trong phép đo gián tiếp đó có chứa các hằng số thì bạn cần phải lấy giá trị đến phần thập phân lẻ nhỏ hơn 1/10 của tất cả các sai số được tính ra từ công thức.
- Nếu như công thức tính gián tiếp quá phức tạp và dụng cụ đo có độ chính xác được đánh giá là rất cao thì theo nguyên tắc bạn có thể bỏ qua các sai số này và lấy luôn kết quả đo.
Kết luận
Như vậy trong bài viết ngày hôm nay mình đã nhắc lại một số kiến thức về các phép đo và sai số trong phép đo các đại lượng vật lý. Hy vọng rằng sau khi đọc bài viết bạn đã biết cách tính sai số dưới nhiều trường hợp khác nhau. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm nhiều kiến thức vật lý và toán học thú vị khác thì hãy theo dõi những bài viết tiếp theo của mình nhé!