Проблема измерения неопределенности

При проведении эксперимента со стержневым маятником нам нужно было измерить период времени одного колебания, измерив время, затрачиваемое на 30 колебаний. Существует некоторая путаница в отношении расчета погрешности. Если наименьшее значение секундомера равно 0,01 с, будет ли ошибка в периоде времени 0,01 с или 0,01/30 с? Может ли ошибка в периоде времени быть меньше, чем наименьший отсчет секундомера?

При вашей настройке погрешность периода времени не может быть меньше разрешающей способности прибора, которым вы измеряете время. Почему предполагают иначе?
Потому что для 30 колебаний ошибка составляет 0,01 с. А для 1 колебания не должно быть меньше?
Почему должно быть меньше? Взятие среднего значения повысит точность, но вы не упадете ниже присущей вашему секундомеру точности.

Ответы (1)

В простой модели неопределенности, которую, как я предполагаю, вы используете, если секундомер показывает (например) 13.71   с , это означает, что фактическое измеренное время находится между 13.7100000 секунды и 13.7200000 секунды. Размер этого диапазона 0,01   с , поэтому неопределенность времени, измеренного секундомером, равна 0,01   с . И поскольку вы предполагаете, что время, измеренное секундомером, равно времени, затраченному на 30 колебаний маятника, это означает, что неопределенность во времени, затраченном на 30 колебаний, равна 0,01   с .

Однако, когда вы начинаете говорить о неопределенности во времени, затраченном на одно колебание маятника, это уже другая величина, чем время, затрачиваемое на 30 колебаний, и, соответственно, она будет иметь другую неопределенность - в данном случае меньше. В грубом смысле вы можете думать об этом так: неопределенность, связанная с точностью секундомера, означает, что ваше измерение времени может варьироваться в зависимости от времени. 0,01   с , но если вы рассчитаете 30 циклов маятника, то 0,01   с вариация должна быть «распределена» по всем 30 циклам. Детали немного усложняются, но чистый эффект заключается в том, что каждый цикл получает долю всей неопределенности.