Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 19 № 3126
i

Тон­кий про­вод на­мо­та­ли на круг­лый ка­ран­даш в один слой так, чтобы со­сед­ние витки со­при­ка­са­лись. Ока­за­лось, что N=20 вит­ков такой на­мот­ки за­ни­ма­ют на ка­ран­да­ше от­ре­зок дли­ной L = левая круг­лая скоб­ка 15 \pm 1 пра­вая круг­лая скоб­ка мм. Чему равен диа­метр про­во­да? (Ответ дайте в мм, зна­че­ние и по­греш­ность за­пи­ши­те слит­но без про­бе­ла.)

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Диа­метр про­во­ло­ки равен 15 мм : 20  =  0,75 мм. По­греш­ность из­ме­ре­ния длины на­мот­ки про­во­да на ка­ран­да­ше де­лит­ся по­ров­ну между по­греш­но­стя­ми диа­мет­ров про­во­да на каж­дом от­дель­ном витке, по­сколь­ку от­но­си­тель­ная по­греш­ность для всей на­мот­ки и для од­но­го витка сов­па­да­ют. По­греш­ность кос­вен­ных из­ме­ре­ний равна 1 мм : 20  =  0,05 мм. Таким об­ра­зом, диа­метр про­во­да равен  левая круг­лая скоб­ка 0,75 \pm 0,05 пра­вая круг­лая скоб­ка мм.

 

Ответ: 0,750,05.

Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ: По­греш­но­сти пря­мых и кос­вен­ных из­ме­ре­ний
Гость 14.05.2012 19:39

А можно по по­дроб­ней по­жа­луй­ста на­пи­сать ре­ше­ние к этой за­да­чи

Алексей

Доб­рый день!

Пред­став­лен­ное в за­да­че прием яв­ля­ет­ся хо­ро­шим спо­со­бом до­ста­точ­но точно из­ме­рить не­ко­то­рую малую ве­ли­чи­ну, имея на руках толь­ко гру­бый из­ме­ри­тель­ный при­бор. Что под эти под­ра­зу­ме­ва­ет­ся? Каж­дый при­бор имеет опре­де­лен­ную шкалу и цену де­ле­ния. Он ори­ен­ти­ро­ван на опре­де­лен­ный тип из­ме­ре­ний. На­при­мер, школь­ная ли­ней­ка хо­ро­шо под­хо­дит для из­ме­ре­ния рас­сто­я­ний по­ряд­ка не­сколь­ких сан­ти­мет­ров, при этом точ­но­сти боль­ше, чем 1 мм от нее вряд ли можно ожи­дать. Од­на­ко, она не со­всем удоб­на, чтобы из­ме­рять, на­при­мер, вы­со­ту мно­го­этаж­ки (тут про­сто не хва­та­ет шкалы), и не поз­во­ля­ет не­по­сред­ствен­но из­ме­рить, ска­жем, тол­щи­ну листа бу­ма­ги (это за пре­де­ла­ми цены де­ле­ния). Тем не менее, во вто­ром слу­чае на по­мощь при­хо­дит опи­сан­ный в за­да­че прием. Если взять много оди­на­ко­вых объ­ек­тов и из­ме­рить не­ко­то­рую сум­мар­ную ве­ли­чи­ну (тол­щи­ну стоп­ки бу­ма­ги, вес кучи кно­пок, длину на­мот­ки про­во­ло­ки), а потом по­де­лить на ко­ли­че­ство объ­ек­тов, то мы таким кос­вен­ным спо­со­бом смо­жем из­ме­рить же­ла­е­мую ве­ли­чи­ну.

Оста­ет­ся разо­брать­ся с по­греш­но­стью. Любое из­ме­ре­ние со­пря­же­но с ошиб­ка­ми. Опять же, если мы из­ме­ря­ем что-то очень ко­рот­кое при по­мо­щи обыч­ной ли­ней­ки, то по­греш­ность ста­но­вит­ся срав­ни­ма с самим из­ме­ре­ни­ем, ска­жем,  левая круг­лая скоб­ка 2 \pm 1 пра­вая круг­лая скоб­ка мм  —   не самый луч­ший ре­зуль­тат. Опи­сан­ный спо­соб поз­во­ля­ет умень­шить и по­греш­ность (для од­но­го листа, на­при­мер, по­греш­ность не может быть мень­ше по­ло­ви­ны цены де­ле­ния). Если на 20 вит­ков при­хо­дит­ся по­греш­ность в 1 мм, то мы можем с уве­рен­но­стью ска­зать, что по­греш­ность для от­дель­но­го витка не пре­вы­ша­ет 1/20 от всей по­греш­но­сти, по­сколь­ку от­но­си­тель­ная по­греш­ность из­ме­ре­ния не из­ме­ня­ет­ся. Вот как-то так.

Гость 28.09.2012 21:01

Здрав­ствуй­те, Алек­сей!

Оши­боч­ность Ва­ше­го ре­ше­ния со­сто­ит в том, что Вы отож­деств­ля­е­те по­ня­тие "цена де­ле­ния" с по­ня­ти­ем "по­греш­ность из­ме­ре­ния". Между тем это не тож­де­ствен­ные по­ня­тия. Ответ, ко­то­рый Вы по­лу­чи­ли сам го­во­рит об аб­сурд­но­сти ре­зуль­та­та. По-ва­ше­му вы­хо­дит, что со­всем не не нужны мик­ро­мет­ры и дру­гие сверх­точ­ные из­ме­ри­те­ли длин­ны, а до­ста­точ­но вос­поль­зо­вать­ся Вашим при­е­мом. Что по­ме­ша­ет нам, на­при­мер, на­мо­тать 1000 вит­ков и из­ме­рить по Вашим рас­суж­де­ни­ям тол­щи­ну про­во­ло­ки с по­греш­но­стью 1 мик­рон!?

Дело все в том, что по­греш­ность опре­де­ля­ет­ся двумя при­чи­на­ми:

1. Свой­ства­ми са­мо­го ма­те­ри­аль­но­го объ­ек­та. То есть по­греш­ность будет за­ви­сеть от того на сколь­ко из­ме­ря­е­мый объ­ект от­ли­ча­ет­ся от его ма­те­ма­ти­че­ской мо­де­ли. На­при­мер, из­ме­ряя тол­щи­ну про­во­ло­ки, мы пред­став­ля­ем ее в виде кру­го­во­го ци­линдр. По­это­му тол­щи­на, из­ме­рен­ная точ­ным при­бо­ром (с малой ценой де­ле­ния ) в раз­лич­ных ме­стах будет раз­лич­ной. При этом может быть вы­чис­ле­на дис­пер­сия ре­зуль­та­тов, ко­то­рая и опре­де­ля­ет ста­ти­сти­че­скую по­греш­ность.

2. По­ло­ви­на цены де­ле­ния. Это как раз то,что Вы счи­та­е­те по­греш­но­стью.

Окон­ча­тель­ная по­греш­ность вы­ра­жа­ет­ся как ко­рень квад­рат­ный из суммы квад­ра­тов дис­пер­сии и по­ло­ви­ны цены де­ле­ния.

В от­дель­ных слу­ча­ях одна из этих по­греш­но­стей может ока­зать­ся зна­чи­тель­но боль­ше дру­гой и тогда одной из них пре­не­бре­га­ют, но это толь­ко в от­дель­ных слу­ча­ях.

Для умень­ше­ния цены де­ле­ния в из­ме­ри­тель­ной тех­ни­ке при­ме­ня­ют раз­лич­ные при­е­мы, ко­то­рые носят общее на­зва­ния вер­нье­ры или но­ни­у­сы. Опи­сан­ный в за­да­нии прием это крат­ный но­ни­ус. Он сни­жа­ет цену де­ле­ния в число раз рав­ное числу на­мо­тан­ных вит­ков. Но нам не удаст­ся во столь­ко же раз сни­зить по­греш­ность. Так, на­при­мер, самым точ­ным из­ме­ри­те­лем длин­ны не удаст­ся из­ме­рить длину носа с по­греш­но­стью точ­нее, чем около 0,5 см из-за того, что гра­ни­цы носа рас­плыв­ча­ты.

И, по­жа­луй­ста, из­бе­гай­те таких "тер­ми­нов" как "по­греш­ность рас­пре­де­ля­ет­ся", "сде­лать финт", "об­хит­рить цену де­ле­ния", "рас­су­дим как-то так".

Алексей

Доб­рый день!

Юрий, я понял Вас. На­пи­ши­те, по­жа­луй­ста, как на Ваш взгляд дол­жен вы­гля­деть ответ на дан­ную за­да­чу. За­ра­нее спа­си­бо.

Гость 29.09.2012 23:09

Здрав­ствуй­те, Алек­сей!

К со­жа­ле­нию на этот во­прос у меня нет от­ве­та. Ре­ше­ние этой за­да­чи в общем виде да­ле­ко вы­хо­дит за рамки про­грам­мы сред­ней школы.

Эта за­да­ча так рас­про­стра­не­на в школь­ных за­дач­ни­ках, что труд­но что-либо с этим сде­лать. Разве что ука­зать по­греш­ность из­ме­ре­ния длины на­мот­ки из 20 вит­ков боль­ше, чем цена де­ле­ния ли­ней­ки (ска­жем плюс-минус 2 мм). Так оно и будет, если из­ме­рять эту длину не­сколь­ко раз, на­ма­ты­вая про­во­ло­ку каж­дый раз за­но­во. Тогда хоть ответ будет более прав­до­по­доб­ным.

В этом слу­чае ока­жет­ся, что мы из­ме­ри­ли тол­щи­ну про­во­ло­ки с от­но­си­тель­ной по­греш­но­стью около 13%. ТОЧ­НЕЕ ПРО­ВО­ЛО­КУ НИКТО И НЕ КА­ЛИБ­РУ­ЕТ. Тоже самое от­но­сит­ся к гвоз­ди­кам, скреп­кам и кноп­кам.

Алексей

Доб­рый день!

Спа­си­бо за Ваше уча­стие. В усло­вии дан­ной за­да­чи не ука­зы­ва­ет­ся, как имен­но вы­чис­ля­лась и чем опре­де­ля­ет­ся по­греш­ность. Так что по­доб­ные за­да­чи будут остав­ле­ны, но во из­бе­жа­ние не­до­ра­зу­ме­ний, я по­ста­ра­юсь в бли­жай­шее время под­кор­рек­ти­ро­вать свой пер­вый ком­мен­та­рий.

Гость 30.09.2012 17:51

Алек­сей!

В том -то и дело. Если из­ме­рять длину на­мот­ки один раз, по­греш­ность опре­де­ле­ния этой ве­ли­чи­ны об­ра­тит­ся в бес­ко­неч­ность, так как в зна­ме­на­те­ле дис­пер­сии стоит n*(n-1), где n - число из­ме­ре­ний. Без зна­ния спо­со­ба и ме­то­ди­ки из­ме­ре­ния ни о какой по­греш­но­сти не может быть и речи.

И все-таки если вме­сто гвоз­ди­ков, скре­пок и кно­пок взять ша­ри­ки из под­шип­ни­ков, мы не по­лу­чим таких не­ле­пых от­ве­тов, как в наших слу­ча­ях, Ша­ри­ки из под­шип­ни­ков ка­либ­ру­ют­ся с вы­со­кой точ­но­стью. А во­об­ще, на мой взгляд, эти за­да­чи из КИМов, да и из школь­ной фи­зи­ки сле­ду­ет вы­бро­сить.

Алексей

Юрий!

Да я вот тут как раз с Вами и не спорю. Я про­сто имел в виду, что в усло­вии за­да­чи нет ни­ка­ких ука­за­ний, как был по­лу­чен ре­зуль­тат L = левая круг­лая скоб­ка 15 \pm 1 пра­вая круг­лая скоб­ка мм для всей на­мот­ки, это впол­не может быть ста­ти­сти­че­ская об­ра­бот­ка, ска­жем, 5-7 из­ме­ре­ний. Это дей­стви­тель­но не­мно­го аб­сурд­но: спра­ши­вать у школь­ни­ков по­доб­ные во­про­сы, если в школь­ной про­грам­ме этому прак­ти­че­ски ни­ко­гда не уде­ля­ют вре­ме­ни. К со­жа­ле­нию, не нам ре­шать, остав­лять или вы­бра­сы­вать дан­ный тип во­про­сов из школь­ной фи­зи­ки и КИМов. Наша цель — по­мочь разо­брать­ся, а зна­чит, нужно по­пы­тать­ся сфор­му­ли­ро­вать ответ, не вы­зы­ва­ю­щий раз­но­чте­ний. Что Вас сей­час кон­крет­но не устра­и­ва­ет в ре­ше­нии? За­ра­нее спа­си­бо.