5. Mittaaminen Flashcards
Kerro mittauksista fysiikassa.
Fysiikka on kokeellisuuteen perustuva luonnontiede, ja mittaukset ovat luonnollinen osa kokeellista tutkimusta. Fysiikassa mittausten avulla voidaan vahvistaa ja luoda erilaisia malleja.
Fysiikassa mittaustulokset ilmoitetaan aina likiarvoina, sillä suureen tarkkaa suuruutta ei voida koskaan saada selville, ellei kyseessä ole lukumäärä.
Miten mittaus suoritetaan? Mitkä ovat mittauksen kriteerit?
- Mittauksen suunnittelu: mitä halutaan mitata, mitä mittausmenetelmää hyödynnetään, millä mittalaitteilla toteutetaan?
- Suoritetaan mittaus
- Kirjataan merkinnät mittauspöytäkirjaan: mittaajien nimet, vallinneet olosuhteet, käytetyt mittalaitteet ja -välineet, mitatut suureet ja mittauksen ajankohta.
- Raportoidaan tulokset.
Mittaaminen tulee toteuttaa luotettavalla menetelmällä, sekä se tulee suorittaa objektiivisesti eli puolueettomasti; mittaaja ei saa vaikuttaa mittaustulokseen. Lisäksi mittaus tulee dokumentoida ja suorittaa niin huolellisesti, että mittaus on mahdollista toistaa.
Mitä tarkoitetaan kvantitatiivisella ja kvalitatiivisella tutkimuksella?
Kvantitatiivinen tutkimus tarkoittaa määrällistä tutkimusta. Se perustuu mittauksiin, joilla saadaan määrällistä tietoa.
Kvalitatiivinen tutkimus tarkoittaa puolestaan laadullista tutkimusta. Se perustuu vertaamalla tehtyihin havaintoihin.
Millainen on satunnainen virhe?
Satunnainen virhe on mittausvirhe, joka kuuluu kaikkiin mittauksiin. Se on yksittäinen virhe, jonka syynä voi olla esimerkiksi mittaajan huolimattomuus tai epätarkkuus. Satunnaista virhettä ei saada kokonaan poistettua, mutta sen merkitystä voidaan pienentää toistamalla mittaus useaan kertaan. Satunnaista virhettä ei huomaa yhdestä mittauskerrasta, vaan sen havaitsemiseen vaaditaan useampia mittauksia.
Millainen on systemaattinen virhe?
Systemaattinen virhe on virhe, joka toistuu jokaisessa mittauksessa aina samalla tavalla. Systemaattiseen virheeseen voi johtaa esimerkiksi väärä mittaustekniikka, mittalaitteen väärinkäyttö, väärä mittausasteikko tai vaihtelevat olosuhteet. Systemaattisen virheen huomaa yleensä silloin, kuin joku toinen toteuttaa mittauksen, tai mittausmenetelmää/-laitetta vaihdetaan. Systemaattisen virheen poistaminen on mahdollista, mutta saattaa vaatia koejärjestelyiden muuttamista.
Millainen on karkea virhe?
Karkealla virheellä tarkoitetaan yksittäistä mittausvirhettä, joka poikkeaa selvästi muista mittaustuloksista. Karkeaan virheeseen voi johtaa esimerkiksi tuloksen lukuvirhe tai mittalaitteen virheellinen käyttö. Karkean virheen voi jättää huomioimatta tulosten analysoinnissa, mikäli on selkeää, mistä virhe johtui.
Mitä tarkoitetaan toistomittauksella?
Toistomittauksessa sama mittaus toistetaan samalla tavalla useaan kertaan, parantaen näin mittaustuloksen luotettavuutta. Toistomittauksen tulos on yksittäisten mittaustulosten keskiarvo.
Miten toistomittauksen luotettavuutta arvioidaan?
Toistomittauksen luotettavuutta voidaan arvioida absoluuttisella, sekä suhteellisella virheellä.
Absoluuttinen virhe (delta x) kertoo, kuinka paljon yksittäiset mittaustulokset poikkeavat keskimäärin toistomittauksen tuloksesta. Toistomittauksen tulos ilmoitetaan usein virherajoineen, jolloin absoluttinen virhe ilmoitetaan aina yhtä monella desimaalilla kuin toistomittauksen tulos, sekä se pyöristetään aina ylöspäin.
Suhteellinen virhe kuvaa puolestaan sitä, että mikä on absoluuttisen virheen prosentuaalinen osuus toistomittauksen tuloksesta. Se lasketaan jakamalla absoluuttinen virhe toistomittauksen tuloksella, ja kertomalla lopulta sadalla %.
Mitä sarjamittaus on?
Sarjamittauksessa toisen mitattavan suureen arvoa muutetaan, ja katsotaan, miten se vaikuttaa toisen suureen arvoon. Sarjamittauksen tulokset esitetään graafisesti, josta suureiden völisen riippuvuuden näkee parhaiten. Sarjamittauksen avulla voidaan määrittää usein myös kokonaan uusi suure, joka muodostuu mitatuista suureista.
Sarjamittauksessa yksittäisen virheen merkitys pienenee, erityisesti jos mittauksia tehdään enemmän. Lisäksi tulokset esittäessä graafisesti, mittavirheen huomaaminen on helppoa -> mitä enemmän yksittäinen mittaustulos poikkeaa niihin sovitetusta käyrästä, sitä suurempi mittausvirhe on.
