Đơn vị và sai số – Kiến thức trọng tâm
Phương pháp nghiên cứu vật lí, 7 đơn vị cơ bản SI, thứ nguyên, cách tính sai số tuyệt đối và tỉ đối.
Chương này xây nền cho mọi bài thực hành và là nguồn câu hỏi xử lí số liệu quen thuộc ở đề học kỳ và đề học sinh giỏi.
1. Vật lí và phương pháp nghiên cứu
Vật lí nghiên cứu các dạng vận động của vật chất và năng lượng, dùng hai phương pháp chính: thực nghiệm và lí thuyết (mô hình).
2. Hệ đơn vị SI
| Đại lượng | Đơn vị | Kí hiệu |
|---|---|---|
| Chiều dài | mét | m |
| Khối lượng | kilôgam | kg |
| Thời gian | giây | s |
| Cường độ dòng điện | ampe | A |
| Nhiệt độ | kelvin | K |
| Lượng chất | mol | mol |
| Cường độ sáng | candela | cd |
Thứ nguyên: vế trái và vế phải của mọi công thức vật lí phải cùng thứ nguyên.
3. Sai số của phép đo trực tiếp
Đo đại lượng $A$ trong $n$ lần:
$$\overline{A} = \frac{A_1 + A_2 + \dots + A_n}{n} \qquad \Delta A_i = \lvert A_i - \overline{A}\rvert$$
$$\Delta A = \overline{\Delta A} + \Delta A_{\text{dc}} \qquad \delta A = \frac{\Delta A}{\overline{A}}\cdot 100\%$$
- $\overline{\Delta A}$ là trung bình các sai số $\Delta A_i$; $\Delta A_{\text{dc}}$ là sai số dụng cụ.
- Sai số dụng cụ thường lấy bằng một nửa độ chia nhỏ nhất, hoặc theo giá trị đề cho.
- Kết quả viết dưới dạng $A = \overline{A} \pm \Delta A$, sai số làm tròn về một chữ số có nghĩa.
4. Sai số của phép đo gián tiếp
| Phép tính | Quy tắc |
|---|---|
| Tổng, hiệu $x \pm y$ | Cộng sai số tuyệt đối: $\Delta = \Delta x + \Delta y$ |
| Tích, thương $xy$, $x/y$ | Cộng sai số tỉ đối: $\delta = \delta x + \delta y$ |
| Luỹ thừa $x^n$ | Nhân sai số tỉ đối với số mũ: $\delta = n\,\delta x$ |