tiểu luận cuối kỳ môn học phương pháp thực nghiệm trong cơ học

2 I ,Đại lượng vật lý 1, Định nghĩa -Đại lượng vật lý là các đơn vị hoặc số đo được sử dụng để mô tả các tính chất, thuộc tính và quan hệ giữa các vật thể trong lĩnh vực vật lý... Lưu lư

Trường Đại học Công Nghệ - Đại Học quốc gia Hà Nội

Khoa Cơ học Kỹ Thuật

- -

Tiểu luận cuối kỳ Môn học : Phương pháp thực nghiệm trong cơ học

1

Mục Lục

I ,Đại lượng vật lý 2

1, Định nghĩa 2

2, Phân loại 2

3, Tính chất 9

4, Đơn vị 10

5, Thứ nguyên 12

6, Ứng dụng 14

II, Đo đạc thực nghiệm 15

1, Định nghĩa 15

2, Vai trò , ý nghĩa 17

3, Hệ thống đo đạc thực nghiệm 18

III, Sai số và xử lí số liệu đo đạc 21

1,Sai số đo đạc 21

2, Xử lí số liệu đo đạc 22

IV, Áp suất và đo áp suất 23

1, Định nghĩa 23

2 ,Đo áp suất thủy tĩnh 23

3, Đo dòng chảy 24

V, Đo dao động 26

1, Định nghĩa 26

2, Nguyên lí đo dao động 26

VI, Phương pháp kiểm tra không phá hủy (Non-destructive Testing) 26

1, Định nghĩa 26

2, Một số phương pháp thử ngiệm không phá hủy thường sử dụng trong kỹ thuật 27

3 Phương pháp siêu âm : 28

4, Phương pháp mô hình 31

Tài Liệu Tham khảo : 34

-Mỹ: người ta dùng đơn vị inh (inch):

là thể tích chiếm chỗ của 1 kg nước ở 40C, tương đương 1,000028 𝑑𝑚3 Nhưng trong thực tế Hội nghị quốc tế về đo lường đã quy định:

1𝑙 = 1,0 𝑑𝑚3

2.1.4.Góc phẳng

-Theo định nghĩa, độ lớn của một góc phẳng bằng tỷ lệ giữa độ dài cung tròn chắn góc

đó trên bán kính cung tròn: 𝜑 = 𝑙 𝑟⁄

-Như vậy, thứ nguyên của góc phẳng: [∅]= L/L = 1, tức không có thứ nguyên

-Do đây vẫn là một đại lượng gốc nên người ta vẫn cho nó đơn vị là radian (rad), tuy nhiên trong hình học phổ thông người ta thường sử dụng đơn vị độ (Ký hiệu: “o”) và đây là các quy đổi chúng: 1° = 60′= 3600"

1 rad = 180°

2.1.5 Độ cong

-Độ cong của đường: Độ cong của một đường cong trơn tại một điểm A được xác định bằng nghịch đảo bán kính đường tròn lớn nhất nội tiếp với đường cong tại điểm đó, ký hiệu là: 𝜌 = 1 𝑟⁄ 𝐴

-Hiển nhiên, độ cong của đường thẳng bằng 0 tại mọi điểm và của đường tròn là hằng

số và bằng 1 𝑟⁄ Thứ nguyên của độ cong [𝜌] = 𝐿−1

-Đối với một mặt cong, khái niệm độ cong trung bình chính là trung bình cộng độ cong của 2 đường cong là giao tuyến của mặt cong cho trước với hai mặt vuông góc với nhau

và cùng vuông góc với mặt tiếp tuyến với mặt cong tại một điểm xác định:

𝜌 = 1 2(𝜌⁄ 1+ 𝜌2) = 1 2(1 𝑟⁄ ⁄ 1+ 1 𝑟⁄ )2-Đối với mặt cầu, độ cong bằng 1 𝑅⁄ với R là bán kính mặt cầu Ngoài ra người ta còn xác định độ cong Gausơ của một mặt cong bằng : K = 1 𝑟⁄ 1𝑟2 và đối với mặt cầu: K =

1 𝑅⁄ 2

2.2 Các đại lượng động học

-Thời gian Đơn vị chính của thời gian là giây, ký hiệu là s cùng với các bội của nó là

phút và giờ: 1 giờ (h) = 60 phút(min) = 3600 s

4

-Để mô tả thời gian ngắn hơn nhiều so với giây, người ta sử dụng các đơn vị mili giây (ms), micro giây ( 𝜇𝑠 ), nanô giây (ns), picô giây (ps):

1s = 103 ms = 106 μs = 109 ns = 1012 ps

-Vận tốc Theo định nghĩa, vận tốc của một vật tại một thời điểm nào đó là một đại

lượng véctơ xác định bằng đạo hàm của véctơ dịch chuyển theo thời gian Đơn vị thường là mét/giây (m/s) hoặc km/h: 1 km/h = 0,278 m/s

Trong hàng hải, người ta sử dụng đơn vị vận tốc là hải lý/h và tiếng Anh gọi là knot: 1 knot = 1,852 km/h

Thứ nguyên của vận tốc [v] = V = L𝑇−1

-Gia tốc Trong chuyển động thẳng với vận tốc biến đổi đều, sự thay đổi vận tốc trong

một đơn vị thời gian gọi là gia tốc Gia tốc trọng trường, tức gia tốc của chuyển động rơi tự do dưới tác dụng của trọng lực Trong hàng không vũ trụ, người ta hay sử dụng gia tốc bằng bội của gia tốc trọng trường g, tức gia tốc bằng 1g hay 10g Thứ nguyên của gia tốc là [a] = A = L𝑇−2

-Vận tốc góc và gia tốc góc Trong chuyển động quay đều quanh một điểm, góc quay

được trong một đơn vị thời gian gọi là vận tốc góc Vì vậy, đơn vị của vận tốc góc là 1 rad/s (radian/giây) hoặc độ/giây, °/s, ‘/s, “/s Thứ nguyên: [w] = 𝑇−1

Gia tốc góc là sự thay đổi của vận tốc góc trong một đơn vị thời gian Do đó đơn vị của gia tốc góc là 1 rad/𝑠2 Thứ nguyên của gia tốc góc bằng 𝑇−2

-Chu kỳ, tần số và pha trong chuyển động quay Trong chuyển động quay quanh một

tâm, thời gian để chuyển động thực hiện được trọn một vòng (một góc bằng 360° hoặc 2𝜋 gọi là 1 chu kỳ, ký hiệu là 𝜏 Hiển nhiên là 𝜔𝜏 = 2𝜋 , vì vậy

5

-Pha trong chuyển động quay là góc quay được tại thời điểm nào đó so với thời điểm đầu Pha có đơn vị của góc là radian

-Lưu lượng và mật độ lưu lượng Thể tích chất lỏng chảy qua một tiết diện nào đó trong

một đơn vị thời gian gọi là lưu lượng:

Q = ∆𝑉 ∆𝑡⁄ Đơn vị mét khối / giây (m/s) Lưu lượng chảy qua một đơn vị diện tích tiết diện gọi là mật độ lưu lượng

Q = Q /S, đơn vị mét trên giây (m/s) cùng đơn vị với vận tốc và thực chất là vận tốc tịnh tiến của dòng chảy

[Q]=𝐿3𝑇−1, [q] = L𝑇−1

2.3 Các đại lượng động lực học

-Khối lượng là đại lượng rất quan trọng trong động lực học, nó mô tả “quán tính” của

vật thể Đơn vị chính của khối lượng là kilôgam (kg) hoặc gam (g) Ngoài ra còn có các bội và ước như sau:

-Khối lượng riêng của vật chất là khối lượng của một đơn vị thể tích vật chất đó, có đơn

vị là 1 𝑘𝑔/𝑚3 Khối lượng riêng mô tả phân bố khối lượng trong một thể tích nào đó

-Lực là đại lượng mô tả sức mạnh của sự tác dụng, có đơn vị là Niutơn (N) được xác

định bằng định luật thứ hai của Niuton: F = ma, tức 1 Niutơn là lực tác dụng vào một vật có khối lượng 1 kg và làm cho vật đó chuyển động với gia tốc bằng 1 𝑚/𝑠2

1 N = 1 kg 𝑚/𝑠2-Lực trọng trường (trọng lực) tác dụng lên một vật có khối lượng 1kg gọi là 1 kilôgram lực (kG):

1 kG = 1 kg x 9,80665 𝑚/𝑠2 = 9,80665 N xấp xỉ 10 N

-Áp suất là đại lượng đo lực tác dụng phân bố trên một đơn vị diện tích Nếu có một

lực phân bố đều tác dụng lên một mặt có diện tích là S, thì áp suất p = F/S Như vậy đơn

vị của áp suất là 𝑁/𝑚2 và được gọi là Pascal (Pa):

-Trong khí tượng người ta còn sử dụng đơn vị bar: 1 bar = 105 Pa hoặc Milimét thủy ngân (Torr):

1 Torr = 1 mm thủy ngân = 133,3Pa

-Đơn vị đo ứng suất trong vật rắn cũng là đơn vị của áp suất và sử dụng đơn vị chuẩn là

Pa

-Công là đại lượng được tính bằng tích của lực tác dụng vào vật với quãng đường đi

được Về mặt toán học vì lực và chuyển dịch là các đại lượng có hướng, nên công thực chất là tích vô hướng của véctơ lực và véctơ chuyển dịch Nhưng vì cosin của góc giữa hai véctơ là đại lượng không thứ nguyên, nên đơn vị của công được tính bằng Niutơn x mét, gọi là Jun (J):

1 J=1 N x 1 m (Một lực có độ lớn là 1 N tác dụng lên vật làm nó chuyển động được 1 m, ta nói lực đó

đã sinh ra công bằng 1 J)

Mối quan hệ của Cal và J: 1 cal = 4,1868 J

-Công suất là đại lượng mô tả công sinh ra trong một đơn vị thời gian, có đơn vị là Oát

(W) và các bội số Kilôoát (kW), Megaoát (MW):

1 W =1 J/s; 1 kW = 103 W; 1 MW = 106 W

-Trong thực tế, thay vì nói về công suất của nguồn điện, người ta hay nói đến một đơn

vị gọi là Oát giờ (Wh) hay Kilôoát giờ (kWh) Một oát giờ chính là công của dòng điện

có công suất là 1 oát sinh ra trong một giờ:

1 Wh = 1 J/s x 3600 s = 3600 J

Do đó

1 kWh = 3,6 106 J = 3,6 MJ

7

Tương tự có thể tính công suất theo đơn vị Calor trên giây Một đơn vị công suất vẫn dùng cho đến nay là Sức Ngựa (Hp):

1 Hp = 75 kG m/s = 735,5 W

-Các đặc trưng của quá trình dao động Dao động đơn giản là một quá trình chuyển

động mà trạng thái của nó được lặp lại hoàn toàn sau một khoảng thời gian cố định T, gọi là chu kỳ dao động Một quá trình dao động đơn giản được mô tả bằng biểu diễn toán học

𝑥(𝑡) = 𝐴𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑡 + 𝜑), trong đó A là biên độ dao động có thứ nguyên của độ dài (m) và

∅ = 𝜔𝑡 + 𝜑 gọi là pha của dao động có thứ nguyên của góc, c là tần số góc (tần số vòng, hay đơn giản là tần số dao động

2.4 Các đại lượng đặc trưng vật liệu

-Các đại lượng khối lượng riêng, trọng lượng riêng đã xác định ở trên

-Mô đun đàn hồi: Vật liệu khi bị kéo nén sẽ làm việc theo định luật Húc: Ứng suất sinh

ra do lực kéo (hoặc nén) tỷ lệ với biến dạng Định luật Húc phát biểu như sau: sự thay đổi độ dài của mẫu tỷ lệ thuận với lực tác dụng và chiều dài và tỷ lệ nghịch với diện tích tiết diện ngang:

∆ 𝑙 =1

𝐸 𝐹

𝑆 𝑙 -Hệ số tỷ lệ bằng nghịch đảo của một hằng số vật liệu gọi là môđun đàn hồi của vật liệu,

ký hiệu là E Nhìn vào công thức trên, ta thấy

σ = F/S chính là ứng suất pháp do lực F sinh ra trên một tiết diện ngang bất kỳ của mẫu và

8

ε = ∆ 𝑙/ 𝑙 chính là biến dạng của mẫu (tức sự thay đổi tương đối của chiều dài) và Định luật Húc

có thể viết lại thành

σ/ε = E -Từ đây ta thấy thứ nguyên của môđun đàn hồi chính là thứ nguyên của ứng suất Nghịch đảo của môđun đàn hồi gọi là hệ số đàn hồi dọc trục

-Mô đun trượt: Nếu có một mẫu hình lập phương diện tích các mặt là S Định luật Húc

cũng cho ta mối liên hệ:

-Một lò xo kéo nén, thì độ cứng của nó là đặc trưng quan trọng nhất F = kx

-Với một thanh có chiều dài L, tiết diện ngang A chỉ chịu kéo hoặc nén, thì độ cứng được xác định như sau: Theo định luật Húc

F = Aσ = EAε Hay là: ε = ∆ 𝐿/ 𝐿 = 𝛿/𝐿, do đó F = (EA/L) 𝛿

-Tức độ cứng kéo nén của thanh bằng: k = EA/L (Uốn: k = 𝐸𝐼/𝐿3)

trong đó I là mômen quán tính của tiết diện Độ mềm của một vật thể được định nghĩa bằng chuyển vị của vật thể dưới tác dụng của lực bằng một đơn vị, tức

f = 𝛿/𝐹 = 1/𝑘

-Đặc trưng độ mềm trong thực tế được xác định bằng thực nghiệm đơn giản hơn độ cứng Thứ nguyên của độ cứng là 𝑁𝐿−1, tức Niuton/mét (N/m) và độ mềm là m/N

-Độ nhớt của 1 chất lưu đại diện cho ma sát trong của dòng chảy, người ta đã đưa ra

công thức toán học để mô tả lực này như sau:

𝐹 = −𝜇𝜕𝑣

𝜕𝑦𝑆 Với:

S là diện tích bề mặt tiếp xúc giữa hai lớp,

𝜕𝑣 /𝜕𝑦 là gradient vận tốc theo hướng vuông góc với các lớp (chính là sự thay đổi vận tốc giữa các lớp),

Dấu trừ chỉ ra rằng lực này tác dụng ngược chiều với chuyển động

𝜇 là hệ số nhớt mô tả độ nhớt của vật liệu

9

-Như vậy độ nhớt của vật liệu chính là lực tương tác giữa các lớp vật liệu trên một đơn

vị diện tích bề mặt khi sự thay đổi vận tốc giữa hai lớp bằng đơn vị Đơn vị của độ nhớt

là Pascal giây (Paus = Pa s) Độ nhớt động học có đơn vị là 𝑚2/𝑠

-Hệ số giãn nở thể tích: Khi một vật thể bị kéo hoặc nén, thể tích có thể thay đổi Sự

thay đổi này được biểu diễn qua công thức:

dV = -𝐾−1Vdp Đại lượng

𝛽 = 𝐾−1 = dV / (Vdp) gọi là hệ số nén được của vật liệu

2.5 Các đại lượng âm học

-Khái niệm về sóng và âm: Sự lan truyền dao động trong một môi trường nào đó gọi là

sóng Sóng được mô tả bởi các đặc trưng dao động như biên độ, tần số, pha dao động và vận tốc truyền sóng

-Sóng có tần số từ 16Hz đến 20kHz gọi là sóng âm (bởi vì con người nhận biết được các sóng này) Sóng có tần số thấp hơn 16Hz gọi là sóng hạ âm và cao hơn 20kHz gọi là sóng siêu âm (cao tần)

-Áp suất âm: Sự thay đổi áp suất của chất khí hay chất lỏng khi có âm truyền qua gọi là

áp suất âm Đây là sự chênh áp khi có sóng âm so với áp suất lúc không có sóng âm Vì thế người ta ký hiệu áp suất âm

∆𝑝 = 𝑝 − 𝑝0 = 𝑝𝑎 Đơn vị của áp suất âm là đơn vị của áp suất, tức Pascal, Pa

-Cường độ âm, ký hiệu ℑ, là năng lượng mà sóng âm truyền qua một đơn vị diện tích vuông góc với hướng truyền âm trong một đơn vị thời gian Hiển nhiên cường độ âm có đơn vị là 1 Oát trên mét vuông 𝑊/𝑚2 Cường độ âm mô tả một cách đầy đủ độ lớn của

âm Giữa cường độ âm và áp suất âm có mối liên hệ

ℑ = 𝑝𝑎2/𝜌𝑐

-Mức âm: Do cường độ âm ít sử dụng nên dung mức âm và được tính bằng

𝐿 = 𝑙𝑔(ℑ/ℑ0), Đơn vị của mức âm là Bel, một phần mười của Bel gọi là Đềxibel (dB) Như vậy mức

âm đo trên đơn vị dB được tính bằng công thức

𝐿𝑑 = 10𝑙𝑔(ℑ/ℑ0)

3, Tính chất

A) Đơn vị đo:

10

-Đại lượng vật lý cần được định rõ đơn vị đo để có thể hiểu và so sánh Ví dụ: đơn vị

đo khối lượng là kilogram (kg), đơn vị đo thời gian là giây (s), vv

B) Sự biến đổi:

-Đại lượng vật lý có thể thay đổi theo thời gian hoặc trong các điều kiện khác nhau Ví dụ: nhiệt độ của chất có thể tăng hay giảm một cách biến đổi

C) Quy luật và phương trình:

- Đại lượng vật lý thường được mô tả bằng các quy luật và phương trình Ví dụ: định luật vận tốc của Newton mô tả mối quan hệ giữa vận tốc, thời gian và quãng đường di chuyển

C) Tính chất quan trọng:

-Đại lượng vật lý có thể có tính chất quan trọng trong việc mô tả và dự đoán các hiện tượng tự nhiên Ví dụ: khối lượng của một vật là một đại lượng quan trọng trong việc tính toán lực hấp dẫn mà vật đó tạo ra

D) Đo lường:

- Đại lượng vật lý có thể được đo lường bằng các công cụ và phương pháp đo lường

Ví dụ: khối lượng của một vật có thể được đo bằng cân đong, và thời gian có thể được

đo bằng đồng hồ

4, Đơn vị

A) Khái niệm chung:

-Như ta đã biết, một trong các mục đích quan trọng của khoa học kĩ thuật là xây dựng mối tương quan giữa các đại lượng Mối tương quan này được thể hiện dưới dạng các công thức, các phương trình và cho ta biết mối quan hệ giữa độ lớn của các đại lượng

Số đo của một đại lượng nào đó thường được xác định bằng cách so sánh độ lớn của đại lượng ấy với độ lớn của một “mẫu chuẩn” được mọi người thừa nhận

- Như vậy ta có thể xem đơn vị là một mẫu chuẩn được mọi người thừa nhận Mẫu chuẩn thường có số đo là 1, có tên và kí hiệu tương ứng

- Ví dụ:

+) Kilogram là khối lượng của một khối hình trụ bằng bạch kim pha iridum, có đường kính bằng chiều cao là 39 mm ở Pháp, được kí hiệu là kg Nhưng vào năm 2018 đã được định nghĩa lại dựa vào hằng số Plank h

h = 4

𝑝𝑛 2

𝑔𝑣

𝑓 2𝑚 +) Giây là khoảng thời gian tương đương với 1/ 86400 của một ngày mặt trời trung bình, được kí hiệu là s

+) Mét là khoảng cách giữa hai vạch của một cây thước bằng bạch kim pha iridum ở 0

độ C đặt tại Pháp, kí hiệu là m Nhưng vào năm 1983 đã được định nghĩa lại là khoảng cách mà ánh sáng đi được trong 1/299792458 giây

11

B) Đơn vị cơ bản và đơn vị dẫn xuất:

-Các đại lượng khác nhau sẽ có đơn vị khác nhau Để giữ cho các đơn vị có được mối quan hệ với nhau, đồng thời tránh việc có quá nhiều đơn vị, người ta chọn một số đơn

vị làm đơn vị cơ bản Các đơn vị còn lại, được gọi là đơn vị dẫn xuất, được xác định dựa vào các đơn vị cơ bản này Đơn vị dẫn xuất được xác định dựa vào các công thức quan hệ giữa các đại lượng tương ứng và tuân theo các quy tắc

ta đã biết đơn vị Sau đó ta sử dụng những quy tắc sau:

-Có sự thuần nhất về đơn vị trong các công thức, phương trình toán học Điều đó có nghĩa là đơn vị của hai vế phải giống nhau

+, Ta chỉ có thể cộng hay trừ hai đại lượng có đơn vị giống hệt nhau

+, Nếu đại lượng C là tích của đại lượng A và đại lượng B thì đơn vị của C là tích đơn

-Gia tốc: là sự biến thiên của vận tốc trong một đơn vị thời gian, có đơn vị là m/s²

- Lực: Theo Newton thì lực là tích số của khối lượng và gia tốc (F = ma) Vậy đơn vị của lực là kg•m/s² Đơn vị này thường được gọi là newton và ký hiệu là N

12

- Công: Trong cơ học, công là tích số của lực và độ dịch chuyển Vậy đơn vị của công

là N•m Đơn vị này thường được gọi là joule và ký hiệu là J Đây cũng chính là đơn vị của năng lượng

- Ví dụ như km, inch, μm, dặm, hải lý là các đơn vị khác nhau nhưng chúng có một bản chất chung, đó là khoảng cách hay chiều dài, như vậy các đơn vị này có cùng thứ nguyên

- Do thứ nguyên là sự tổng quát hóa của đơn vị nên có nhiều điểm tương đồng giữa hai khái niệm này Thứ nguyên của một đại lượng X được ký hiệu là [X] Hệ thống thứ nguyên cũng gồm thứ nguyên các đại lượng cơ bản và thứ nguyên của các đại lượng dẫn xuất

13

B) Các quy tắc cơ bản

-Như vậy, [X] có thể được biểu diễn bằng một đơn thức lập bởi tích của các thứ

nguyên cơ bản với số mũ nào đó Các số mũ này có thể dương hay âm Cách biểu diễn này được gọi là công thức thứ nguyên

-Phương pháp xác định công thức thứ nguyên cho một đại lượng dẫn xuất X cũng thực hiện tương tự như khi xác định đơn vị cho đại lượng ấy Điều đó nghĩa là ta cũng dùng các công thức đơn giản thể hiện mối tương quan giữa đại lượng X và các đại lượng mà

ta đã biết thứ nguyên Sau đó sử dụng các quy tắc sau:

+,Hằng số vật lí không có thứ nguyên nhưng coi thứ nguyên bằng 1

+, Muốn so sánh 2 đại lượng phải có cùng thứ nguyên

+, Có sự thuần nhất về thứ nguyên trong các công thức, phương trình toán học Điều

đó có nghĩa là thứ nguyên của hai vế phải giống nhau

+, Ta chỉ có thể cộng hay trừ hai đại lượng có thứ nguyên giống hệt nhau (Tuy nhiên đây chỉ mới là điều kiện cần để cộng hay trừ hai đại lượng vì hai đại lượng có thứ nguyên giống nhau có thể không cộng cho nhau được)

+, Nếu đại lượng C là tích của đại lượng A và đại lượng B thì thứ nguyên của C là tích thứ nguyên của A và của B

+, Nếu đại lượng C là tỷ số đại lượng A và đại lượng B thì thứ nguyên của C là tỷ số thứ nguyên của A và của B

+, Nếu đại lượng C là lũy thừa bậc n của đại lượng A thì thứ nguyên của C là lũy thừa bậc n của thứ nguyên của A

+, LogX và aX chỉ có ý nghĩa khi X không có thứ nguyên (số vô thứ nguyên)

Không có đại lượng vật lí cùng thứ nguyên

Gia tốc = 𝑣ậ𝑛 𝑡ố𝑐

𝑡ℎờ𝑖 𝑔𝑖𝑎𝑛= 𝐿𝑇−1

𝑇 = 𝐿𝑇−2

Lực là tích của khối lượng gia tốc, vậy:

Lực = khối lượng * gia tốc = M * 𝐿𝑇−2 = M𝐿𝑇−2

14

Bảng 2: Thứ nguyên một số đại lượng thông dụng

6, Ứng dụng

A) Xác định và hiểu rõ các đại lượng vật lý

- Thứ nguyên của một đại lượng vật lí cho biết loại đại lượng đó thuộc nhóm nào ví dụ như chiều dài (L), khối lượng (M), thời gian (T), dòng điện (I), nhiệt độ (θ), lượng chất (N), và cường độ ánh sáng (J)

- Đơn vị là cách thể hiện giá trị đo lường của một đại lượng cụ thể, chẳng hạn như mét (m) cho chiều dài, kilogram (kg) cho khối lượng, giây (s) cho thời gian

B) Kiểm tra tính đúng đắn của các phương trình vật lý

- Phân tích thứ nguyên: Được sử dụng để kiểm tra tính hợp lý của các phương trình vật

lý bằng cách đảm bảo rằng các vế của phương trình phải có cùng thứ nguyên Nếu các thứ nguyên không khớp, phương trình đó chắc chắn là sai

C) Đơn vị chuẩn hoá và chuyển đổi giữa các đơn vị

- Hệ đơn vị SI: Hệ thống đơn vị quốc tế (SI) cung cấp một bộ đơn vị tiêu chuẩn hóa để đảm bảo tính nhất quán và dễ hiểu trong khoa học và kỹ thuật trên toàn thế giới

15

- Chuyển đổi đơn vị: Các công cụ và công thức chuyển đổi giữa các hệ đơn vị khác nhau giúp việc đo lường và tính toán trở nên thuận tiện hơn, ví dụ như chuyển đổi từ mét sang foot, hoặc từ Celsius sang Fahrenheit Công cụ này rất hữu ích trong kỹ thuật

và khoa học, nơi mà các tiêu chuẩn đơn vị có thể khác nhau giữa các quốc gia hoặc lĩnh vực

D) Phát triển các phương pháp đo lường

- Việc sử dụng đúng thứ nguyên và đơn vị giúp phát triển các công cụ đo lường chính xác và đáng tin cậy Điều này rất quan trọng trong việc thiết kế thiết bị và công nghệ

E) Ứng dụng trong kỹ thuật và công nghiệp

- Thiết kế và quan sát: Các kỹ sư sử dụng đơn vị và thứ nguyên để thiết kế, phân tích,

và sản xuất các sản phẩm công nghiệp, đảm bảo các bộ phận và hệ thống hoạt động đúng như mong đợi

- Kiểm tra và bảo trì: Đo lường chính xác các thông số kỹ thuật giúp trong việc kiểm tra và bảo trì thiết bị, đảm bảo chúng hoạt động hiệu quả và an toàn

F) Nghiên cứu khoa học và giáo dục

- Thực nghiệm và lý thuyết: Trong nghiên cứu khoa học, việc đo lường và phân tích các đại lượng vật lý là vô cùng quan trọng để kiểm chứng các lý thuyết và phát triển công nghệ mới

- Giảng dạy: Việc hiểu và sử dụng đúng các đơn vị và thứ nguyên là một phần quan trọng trong giáo dục khoa học cơ bản, giúp học sinh và sinh viên nắm bắt các khái niệm cơ bản của vật lý và kỹ thuật

G) Ứng dụng trong đời sống hằng ngày

- Đo lường tiêu dùng: Đơn vị đo lường được sử dụng trong nhiều khía cạnh của cuộc sống hàng ngày, chẳng hạn như đo lường chiều dài, khối lượng, thể tích trong nấu ăn, mua sắm, và xây dựng

- Sức khoẻ và Y tế: Đơn vị đo lường được sử dụng để đo lường liều lượng thuốc, kích thước cơ thể, và các chỉ số y tế khác

* Tổng kết : Việc hiểu rõ và ứng dụng đúng các thứ nguyên và đơn vị không chỉ giúp đảm bảo tính chính xác trong khoa học và kỹ thuật mà còn giúp cải thiện hiệu quả và

an toàn trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống hàng ngày

II, Đo đạc thực nghiệm

1, Định nghĩa

-Đo đạc một đại lượng vật lí chính là xác định giá trị định lượng (độ lớn) của đại lượng

ấy trong hệ đơn vị cho trước

- Đo đạc trực tiếp là sự so sánh trực tiếp đối tượng đo dụng cụ chuẩn của chính đại lượng đó, ví dụ như đo độ dài bằng thước mét Đo đạc trực tiếp cho ta ngay lập tức kết quả đo sau một phép đo mà không cần phải thông qua tính toán hay đo đạc các đại lượng khác Đo đạc trực tiếp khá phổ biến trong cuộc sống hằng ngày, nhưng độ chính xác bị hạn chế

- Đo đạc gián tiếp một đại lượng vật lý là đo phải sự dụng một hệ thống thiết bị và chỉ

có thể cho ta kết quả sau một loạt phép biến đổi Bản chất của việc đo đạc gián tiếp là

sử dụng bộ cảm nhận bằng thiết bị và bộ biến đổi đại lượng cần đo thành một đại lượng khác thuận tiện hơn Đo đạc gián tiếp hiện nay được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật và nói chung các đại lượng đo được biến đổi qua đại lượng trung gian chính là các đại lượng điện Do đo đạc gián tiếp sẽ gặp các sai số khi biến đổi, nhưng do sự phát triển của khoa học và công nghệ, sai số này có thể chủ động điều chỉnh để đạt được độ chính xác mong muốn

*) Trong đo đạc thực nghiệm cần phải xác định rõ ràng các khái niệm sau đây:

a Đại lượng đo: là một đại lượng vật lý hay một thông số đặc trưng cho đại lượng vật

lý nào đó Đại lượng đo có thể rời rạc hay liên tục, phụ thuộc thời gian hay không phụ thuộc thời gian, tiệm định (có thể xác định được chỉ cần một lần đo) hay ngẫu nhiên (chỉ xác định sau nhiều phép đo),

b Đơn vị đo hay chuẩn đo: là giá trị đơn vị tiêu chuẩn làm cơ sở để xác định giá trị cần đo và đơn vị của các đại lượng trung gian Đơn vị đo được quy định theo cơ quan tiêu chuẩn quốc tế

c Thiết bị và phương pháp đo: Thiết bị đo là hệ thống các dụng cụ thí nghiệm có thể cảm nhận, biến đổi đại lượng đo Phương pháp đo bao gồm các thao tác cần thiết để tiến hành đo đạc

d Người đo: là chủ thể thiết kế, chuẩn bị các điều kiện và tiến hành đo đạc thực

nghiệm Người đo phải hiểu biết kỹ không chỉ đại lượng đo, thiết bị đo mà còn phải hiểu rõ đối tượng đo cả trên thực tế và trên mô hình

e Kết quả đo: là tín hiệu mang thông tin về đại lượng đo Có thể là chính đại lượng đo, nhưng cũng có thể là một tín hiệu mang những thông tin về đại lượng đo Ta gọi chung

là tín hiệu đo đạc Kết quả đo có thể là một số hay hàm số của một hay nhiều biến số

f Sai số đo đạc: Sai số của phép đo có thể là sai số của thiết bị đo; sai số của phương pháp đo; sai số chủ quan của người đo hay sai số bên ngoài do điều kiện đo Theo tính chất có thể có sai số tiệm định và sai số ngẫu nhiên Sai số đo đạc có thể là sai số tuyệt đối, bằng hiệu giữa đại lượng đo được và giá trị thực của đại lượng cần đo: