Экология
Покупка
Новинка
Тематика:
Общая экология
Издательство:
Директ-Медиа
Автор:
Карпенков Степан Харланович
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 442
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-4499-2980-8
Артикул: 827118.01.99
Доступ онлайн
В корзину
Учебное пособие состоит из двух частей. В первую часть включены лабораторный практикум, содержащий описание 14 лабораторных работ, вопросы и темы для обсуждения на семинарских занятиях, тесты для самоконтроля знаний. Во второй части представлены справочные сведения по всем разделам экологии и примерная программа изучаемого курса.
За основу учебного пособия взят учебник автора «Экология». Предназначено для студентов высших учебных заведений. Может быть интересно и полезно широкому кругу читателей.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 00.03.12: Экология
- ВО - Специалитет
- 00.05.12: Экология
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
С. Х. Карпенков ЭКОЛОГИЯ Практикум Рекомендовано Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений Издание второе, исправленное и дополненное Москва 2022
УДК 574 ББК 28.08 К26 Книги автора удостоены премии Правительства Российской Федерации 2007 года в области образования Рецензенты: В. А. Шахнов, член-корр. РАН, лауреат Государственной премии СССР и премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники, д-р техн. наук, проф., заведующий кафедрой МГТУ им. Н. Э. Баумана; Б. И. Садовников, лауреат Государственной премии СССР, заведующий отделением физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, д-р физ.-мат. наук, проф. Карпенков, С. Х. К26 Экология. Практикум : учеб. пособие / С. Х. Карпенков. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва : Директ-Медиа, 2022. — 442 с.: ил. ISBN 978-5-4499-2980-8 Учебное пособие состоит из двух частей. В первую часть включены лабораторный практикум, содержащий описание 14 лабораторных работ, вопросы и темы для обсуждения на семинарских занятиях, тесты для самоконтроля знаний. Во второй части представлены справочные сведения по всем разделам экологии и примерная программа изучаемого курса. За основу учебного пособия взят учебник автора «Экология». Предназначено для студентов высших учебных заведений. Может быть интересно и полезно широкому кругу читателей. УДК 574 ББК 28.08 ISBN 978-5-4499-2980-8 © Карпенков С. Х., текст, 2022 © Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2022
Содержание Ïðåäèñëîâèå êî âòîðîìó èçäàíèþ . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Ïðåäèñëîâèå ê ïåðâîìó èçäàíèþ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ×àñòü I. ÏÐÀÊÒÈÊÓÌ È ÑÅÌÈÍÀÐÑÊÈÅ ÇÀÍßÒÈß . . . . . . . 8 1. Ëàáîðàòîðíûé ïðàêòèêóì. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.1. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå èçìåðåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Îáùèå ñâåäåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Îøèáêè èçìåðåíèé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Èçìåðèòåëüíûå ïðèáîðû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Îáðàáîòêà ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé . . . . . . . . . . . . . . . 15 Êîíòðîëüíûå âîïðîñû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Çàäà÷è . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.2. Ëàáîðàòîðíûå ðàáîòû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Âûïîëíåíèå è îôîðìëåíèå ëàáîðàòîðíûõ ðàáîò . . . . . . . . 24 Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 1. Îïðåäåëåíèå ëèíåéíûõ ðàçìåðîâ. . . 28 Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 2. Îïðåäåëåíèå ïëîòíîñòè âåùåñòâà . . 36 Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 3. Èçìåðåíèå êîíöåíòðàöèè êèñëîðîäà . . 41 Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 4. Èçìåðåíèå êîíöåíòðàöèè äèîêñèäà óãëåðîäà . . 47 Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 5. Èçìåðåíèå êîíöåíòðàöèè óãàðíîãî ãàçà . . 52 Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 6. Èçìåðåíèå êîíöåíòðàöèè äèîêñèäà ñåðû . 56 Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 7. Èçìåðåíèå êîíöåíòðàöèè äèîêñèäà àçîòà . 62 Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 8. Èçó÷åíèå ïåðèîäè÷åñêèõ ïðîöåññîâ . 66 Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 9. Èçìåðåíèå óðîâíÿ øóìà . . . . . . . 79 Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 10. Èçó÷åíèå ãðàâèòàöèîííîãî ïîëÿ . . 86 Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 11. Èçó÷åíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ Çåìëè . 93 Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 12. Èçìåðåíèå ýëåêòðîìàãíèòíîãî ôîíà 104 Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 13. Èçìåðåíèå îñâåùåííîñòè . . . . . . 113 Ëàáîðàòîðíàÿ ðàáîòà ¹ 14. Èçìåðåíèå ðàäèàöèîííîãî ôîíà . . 120 1.3. Êîìïüþòåðíûé ïðàêòèêóì . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 2. Ñåìèíàðñêèå çàíÿòèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 2.1. Çíàíèÿ î ïðèðîäå è ñîâðåìåííûé ìèð . . . . . . . . . . . 141 2.2. Ðàçâèòèå öèâèëèçàöèè è ïðåäåëû ðîñòà . . . . . . . . . . 153 2.3. Ôóíäàìåíòàëüíûå çíàíèÿ î ïðèðîäå . . . . . . . . . . . 164 2.4. Îðãàíèçàöèÿ æèâîé ìàòåðèè . . . . . . . . . . . . . . . 177 2.5. Îáúåêòû ïîçíàíèÿ ýêîëîãèè . . . . . . . . . . . . . . . . 194 2.6. Íàðîäîíàñåëåíèå è ïðèðîäíûå ðåñóðñû . . . . . . . . . . 212 2.7. Ýíåðãåòè÷åñêèå ðåñóðñû . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 2.8. Çàãðÿçíåíèå îêðóæàþùåé ñðåäû . . . . . . . . . . . . . . 247
2.9. Ãëîáàëüíûå ïðîáëåìû ýêîëîãèè . . . . . . . . . . . . . . 262 2.10. Ãàðìîíèÿ ïðèðîäû è ÷åëîâåêà . . . . . . . . . . . . . . 274 ×àñòü II. ÑÏÐÀÂÎ×ÍÛÅ ÑÂÅÄÅÍÈß . . . . . . . . . . . . . . 294 3. Ôóíäàìåíòàëüíûå ïîñòîÿííûå è ôèçè÷åñêèå âåëè÷èíû . . . . . 294 3.1. Óíèâåðñàëüíûå ôèçè÷åñêèå ïîñòîÿííûå . . . . . . . . . . 294 3.2. Ìåæäóíàðîäíàÿ ñèñòåìà åäèíèö (ÑÈ) . . . . . . . . . . . 295 3.3. Ïðèñòàâêè è ìíîæèòåëè êðàòíûõ è äîëüíûõ åäèíèö . . . 296 3.4. Åäèíèöû ëîãàðèôìè÷åñêèõ åäèíèö . . . . . . . . . . . . 296 3.5. Åäèíèöû, ïðèìåíÿåìûå â ðàçíûõ îáëàñòÿõ . . . . . . . . 296 3.6. Åäèíèöû, ïðèìåíÿåìûå â ñïåöèàëüíûõ îáëàñòÿõ . . . . . 297 3.7. Ñîîòíîøåíèÿ åäèíèö ÑÈ è äðóãèõ åäèíèö. . . . . . . . . 298 3.8. Íåìåòðè÷åñêèå ðóññêèå åäèíèöû . . . . . . . . . . . . . 298 3.9. Ôóíäàìåíòàëüíûå âçàèìîäåéñòâèÿ . . . . . . . . . . . . 301 4. Ïðîñòðàíñòâî è âðåìÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 4.1. Ïðîèçâîäíûå åäèíèöû ïðîñòðàíñòâà è âðåìåíè . . . . . . 301 4.2. Õàðàêòåðèñòèêà âðåìåíè . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 4.3. Åäèíèöû èçìåðåíèÿ âðåìåíè . . . . . . . . . . . . . . . 302 4.4. Ñ÷èñëåíèå âðåìåíè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 4.5. Ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííûå õàðàêòåðèñòèêè. . . . . . . . 305 5. Îáúåêòû ìèêðî- è ìàêðîìèðà . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 5.1. Õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307 5.2. Íåîðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . 311 5.3. Êèñëîòû è èõ ñîëè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 5.4. Îðãàíè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 5.5. Ñâîéñòâà ìàòåðèàëüíûõ îáúåêòîâ . . . . . . . . . . . . . 315 5.6. Òåïëîâûå ñâîéñòâà âåùåñòâà . . . . . . . . . . . . . . . 317 5.7. Õàðàêòåðèñòèêè çâóêà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 5.8. Ýëåêòðè÷åñêèå ñâîéñòâà . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 5.9. Ýëåêòðîìàãíèòíûå è îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà . . . . . . . . . 326 5.10. Îáúåêòû ìèêðîìèðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 6. Ýâîëþöèÿ è ñòðóêòóðà Âñåëåííîé . . . . . . . . . . . . . . . 331 6.1. Îñíîâíûå êîñìîëîãè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè . . . . . . . . 331 6.2. Ìëå÷íûé Ïóòü . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332 7. Ñîëíå÷íàÿ ñèñòåìà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 7.1. Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè Ñîëíöà . . . . . . . . . . . . . 333 7.2. Çîäèàêàëüíûå ñîçâåçäèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 7.3. Àòìîñôåðà Ñîëíöà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 7.4. Ñîëíå÷íûé âåòåð . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 Ñîäåðæàíèå
8. Ïëàíåòà Çåìëÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 8.1. Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè Çåìëè. . . . . . . . . . . . . . 336 8.2. Çåìíàÿ êîðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 8.3. Ìèíåíðàëû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337 8.4. ×àñòè ñâåòà, ìàòåðèêè è îêåàíû . . . . . . . . . . . . . . 340 8.5. Ðåëüåô, ïóñòûíè è ïåùåðû . . . . . . . . . . . . . . . . 341 8.6. Àðõèïåëàãè, îñòðîâà è ïîëóîñòðîâà . . . . . . . . . . . . 345 8.7. Âàæíåéøèå ìîðÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350 8.8. Ðåêè, îçåðà è âîäîïàäû . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353 8.9. Àòìîñôåðà. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358 8.10. Ïðèðîäíûå êàòàñòðîôû. . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 9. Æèâàÿ ïðèðîäà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 9.1. Îáùàÿ õàðàêòåðèñòèêà . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 9.2. Ðàñòåíèÿ è ãðèáû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 9.3. Æèâîòíûå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 9.4. Õîðäîâûå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381 9.5. Ìëåêîïèòàþùèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385 9.6. Ïðèìàòû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 9.7. Õðîìîñîìû è äåçîêñèðèáîíóêëåèíîâàÿ êèñëîòà (ÄÍÊ) . . 393 9.8. Îñîáåííîñòè ðàñòèòåëüíîãî ìèðà . . . . . . . . . . . . . 395 9.9. Ãðèáû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401 9.10. Õàðàêòåðèñòèêà æèâîòíûõ . . . . . . . . . . . . . . . . 403 9.11. Äîìàøíèå æèâîòíûå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416 9.12. Íåêîòîðûå æèâîòíûå Êðàñíîé êíèãè . . . . . . . . . . 417 9.13. Âûìåðøèå æèâîòíûå . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419 9.14. Îõðàíÿåìûå òåððèòîðèè ìèðà. . . . . . . . . . . . . . . 419 9.15. Æèâîòíûå è ðàñòåíèÿ â ãîñóäàðñòâåííûõ ñèìâîëàõ . . . . 425 9.16. Íàöèîíàëüíûå ïòèöû. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426 9.17. Îðãàíèçì ÷åëîâåêà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427 Ðàáî÷àÿ ïðîãðàììà êóðñà «Ýêîëîãèÿ». . . . . . . . . . . . . . . 432 Ëèòåðàòóðà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441 Ñîäåðæàíèå
Çíàíèÿ, íå ðîæäåííûå îïûòîì, ìàòåðüþ âñÿêîé äîñòîâåðíîñòè, áåñ- ïëîäíû è ïîëíû îøèáîê. Ëåîíàðäî äà Âèí÷è Предисловие ко второму изданию Ó÷åáíèêè è ó÷åáíûå ïîñîáèÿ àâòîðà óäîñòîåíû âûñîêîé ïðà- âèòåëüñòâåííîé íàãðàäû — ïðåìèè Ïðàâèòåëüñòâà Ðîññèéñêîé ôåäåðàöèè â îáëàñòè îáðàçîâàíèÿ. Ïðîøåäøèå ãîäû ïîñëå ïåðâîãî èçäàíèÿ ïðàêòèêóìà ïî ýêî- ëîãèè ïîêàçàëè, ÷òî îí øèðîêî âîñòðåáîâàí ñòóäåíòàìè ðàçíûõ âóçîâ, áóäóùèìè ñïåöèàëèñòàìè ñ âûñøèì îáðàçîâàíèåì. Âî âòîðîå èçäàíèÿ ïðàêòèêóìà âíåñåíû èñïðàâëåíèÿ è íåçíà- ÷èòåëüíûå äîïîëíåíèÿ. Ñîäåðæàíèå è ñòðóêòóðà ïðàêòèêóìà ñîîòâåòñòâóþò áàçîâûì êíèãàì àâòîðà: «Ýêîëîãèÿ» (â 2-õ êí. 2-å èçä. Ì.: Äèðåêò-Ìåäèà, 2017), «Êîíöåïöèè ñîâðåìåííîãî åñòåñòâîçíàíèÿ. Ó÷åáíèê» (13-å èçä. Ì.: Äèðåêò-Ìåäèà, 2018), «Êîíöåïöèè ñîâðåìåííîãî åñòåñòâîçíàíèÿ. Ñïðàâî÷íèê» (Âûñøàÿ øêîëà», 2004). Êíèãà ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ ñòóäåíòîâ âûñøèõ ó÷åáíûõ çàâåäåíèé äíåâíîé, âå÷åðíåé è çàî÷íîé ôîðì îáó÷åíèÿ ðàçíûõ íàïðàâëåíèé è ñïåöèàëüíîñòåé äëÿ èçó÷åíèÿ ýêîëîãèè â áàêàëàâðèàòå è ìàãè- ñòðàòóðå. Îíà èíòåðåñíà è ïîëåçíà è øèðîêîìó êðóãó ÷èòàòåëåé. Ìîñêâà, 2022 ã. Àâòîð
Предисловие к первому изданию  ïîñëåäíåå âðåìÿ ýêîëîãèÿ, êàê íàóêà î âçàèìîäåéñòâèè îáú- åêòîâ æèâîé è íåæèâîé ìàòåðèè è åãî ïîñëåäñòâèÿõ, âñå áîëüøå è áîëüøå îòðàæàåò ïðàêòè÷åñêè çíà÷èìûå ïðîáëåìû, ðåøåíèå êîòîðûõ îñíîâûâàåòñÿ íà ìíîãî÷èñëåííûõ îïûòàõ, âêëþ÷àþùèõ èçìåðåíèÿ êîíöåíòðàöèé âðåäíûõ âåùåñòâ, ïðåäåëüíî äîïóñòè- ìûõ óðîâíåé øóìà, ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ è ðàäèàöèîí- íîãî ôîíà.  ýòîé ñâÿçè ïðàêòè÷åñêèå çíàíèÿ ýêîëîãèè îñîáåííî âàæíû: îíè ïîçâîëÿþò êîëè÷åñòâåííî îöåíèòü ñîñòîÿíèå îêðó- æàþùåé ñðåäû è åå âîçäåéñòâèå íà æèâóþ ïðèðîäó.  îñíîâå òàêîé îöåíêè ëåæàò ýêñïåðèìåíòàëüíûå èçìåðåíèÿ. Ïðîöåññ èçó÷åíèÿ ìíîãèõ ó÷åáíûõ äèñöèïëèí, ôîðìèðóþùèõ ïðîôåññèîíàëüíûå çíàíèÿ, îáû÷íî âêëþ÷àåò äâå ôîðìû àóäèòîð- íûõ çàíÿòèé: ëåêöèè è ïðàêòè÷åñêèå çàíÿòèÿ. Ëåêöèè, êàê óñòíîå ñèñòåìàòè÷åñêîå èçëîæåíèå ó÷åáíîãî ìàòåðèàëà, ïîìîãàþò ñòó- äåíòàì ñàìîñòîÿòåëüíî èçó÷èòü ïðåäìåò ïî ó÷åáíèêàì è ó÷åáíûì ïîñîáèÿì. Îäíàêî òàêîå èçó÷åíèå äàåò â îñíîâíîì òåîðåòè÷åñêèå çíàíèÿ. Çíàíèÿ èçó÷àåìîãî ïðåäìåòà ñóùåñòâåííî äîïîëíÿþòñÿ è óãëóáëÿþòñÿ íà ïðàêòè÷åñêèõ çàíÿòèÿõ. Îïûò ïîêàçûâàåò, ÷òî ëþáîé ïî ñëîæíîñòè òåîðåòè÷åñêèé ìàòåðèàë ãîðàçäî ëåã÷å âîñïðèíèìàåòñÿ è óñâàèâàåòñÿ íà ïðàêòè- ÷åñêèõ çàíÿòèÿõ, âêëþ÷àþùèõ ëàáîðàòîðíûé ïðàêòèêóì è ñåìè- íàðû. Ïðåäëàãàåìîå ó÷åáíîå ïîñîáèå ñîäåðæèò îïèñàíèÿ ëàáîðàòîð- íûõ ðàáîò, ïðè âûïîëíåíèè êîòîðûõ ïðåäîñòàâëÿåòñÿ âîçìîæ- íîñòü ñ ïîìîùüþ ïðèáîðîâ èçìåðèòü êîíöåíòðàöèè íåêîòîðûõ ãàçîâ, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ àòìîñôåðû, îïðåäåëèòü óðîâíè øóìà, ýëåêòðîìàãíèòíîãî è ðàäèàöèîííîãî ôîíà è ñðàâíèòü èõ ñ ïðå- äåëüíî äîïóñòèìûìè íîðìàìè. Ïðàêòèêóì âêëþ÷àåò, êðîìå òîãî, âîïðîñû è òåìû äëÿ îáñóæäåíèÿ íà ñåìèíàðñêèõ çàíÿòèÿõ, ðàç- âåðíóòûå òåñòû ñ ðàçíûìè âàðèàíòàìè îòâåòîâ è âàæíåéøèå ñïðàâî÷íûå ñâåäåíèÿ ïî âñåì ðàçäåëàì èçó÷àåìîé äèñöèïëèíû, êîòîðûì ïîñâÿùåíà çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü êíèãè. Ìîñêâà, 2015 ã. Àâòîð
Ч а с т ь I ПРАКТИКУМ И СЕМИНАРСКИЕ ЗАНЯТИЯ 1. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ 1.1. Экспериментальные измерения Общие сведения Ëþáîìó ìàòåðèàëüíîìó îáúåêòó ïðèñóùè âïîëíå îïðåäå- ëåííûå ñâîéñòâà, áîëüøèíñòâî èç êîòîðûõ õàðàêòåðèçóåòñÿ ÷èñëåííûìè âåëè÷èíàìè. Íàïðèìåð, äëÿ êóñêà ìåäíîãî ïðî- âîäà ìîæíî îïðåäåëèòü ñëåäóþùèå âåëè÷èíû: äèàìåòð, äëèíó, ìàññó, ýëåêòðîïðîâîäíîñòü, òåìïåðàòóðíûé êîýôôè- öèåíò ðàñøèðåíèÿ, ýëåêòðè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå è äð. Íåêîòîðûå ñâîéñòâà îáúåêòîâ è ÿâëåíèÿ ïðèðîäû òðóäíåå ïîääàþòñÿ êîëè÷åñòâåííîìó îïèñàíèþ. Äëÿ îïðåäåëåíèÿ ÷èñëåííîãî çíà÷åíèÿ êàêîãî-ëèáî ïàðà- ìåòðà íåîáõîäèìî çíàòü, âî ñêîëüêî ðàç îíî áîëüøå èëè ìåíüøå ýòàëîííîé âåëè÷èíû. Îïåðàöèþ ñðàâíåíèÿ îïðåäåëÿ- åìîé âåëè÷èíû äëÿ èññëåäóåìîãî îáúåêòà ñ ñîîòâåòñòâóþùåé âåëè÷èíîé ýòàëîíà íàçûâàþò èçìåðåíèåì. Íàïðèìåð, çà åäèíèöó äëèíû ïðèíÿò ýòàëîííûé ìåòð — îïðåäåëåííîå ðàññòîÿíèå ìåæäó øòðèõàìè, íàíåñåííûìè íà ñòåðæíå èç îñîáî ñòîéêîãî ñïëàâà. Ïðè èçìåðåíèè ìàññû íåêîòîðîãî òåëà óñòàíàâëèâàåòñÿ, âî ñêîëüêî ðàç îíà áîëüøå èëè ìåíüøå ìàññû ýòàëîííîãî îáðàçöà â îäèí êèëîãðàìì. Ðàçóìååòñÿ, î÷åíü ðåäêî ïîëüçóþòñÿ ñðàâíåíèåì èçìåðÿå- ìûõ âåëè÷èí ñ âåëè÷èíàìè ýòàëîíîâ, õðàíÿùèõñÿ â ãîñó- äàðñòâåííûõ ìåòðîëîãè÷åñêèõ ó÷ðåæäåíèÿõ.  îñíîâíîì èñïîëüçóþò ðàçëè÷íîãî ðîäà èçìåðèòåëüíûå óñòðîéñòâà è ïðèáîðû, ñâåðåííûå ñ ýòàëîíàìè. Ýòî îòíîñèòñÿ â îäèíà- êîâîé ìåðå êàê ê óñòðîéñòâàì è ïðèáîðàì äëÿ èçìåðåíèÿ äëèíû (ðàçëè÷íûå ëèíåéêè, ìèêðîìåòðû, èçìåðèòåëüíûå ìèêðîñêîïû è ò. ï.), òàê è ê èçìåðèòåëÿì âðåìåíè, ìàññû, à òàêæå ê ýëåêòðîèçìåðèòåëüíûì, îïòè÷åñêèì è ìíîãèì äðóãèì ïðèáîðàì.
Ïðèíÿòî ðàçëè÷àòü äâà âèäà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èçìåðå- íèé — ïðÿìûå è êîñâåííûå. Ïðè ïðÿìîì èçìåðåíèè îïðåäå- ëÿåìàÿ âåëè÷èíà ñðàâíèâàåòñÿ ñ åäèíèöåé èçìåðåíèÿ íåïî- ñðåäñòâåííî ïðè ïîìîùè ïðèáîðà. Èçìåðåíèÿ äëèíû ðóëåòêîé ëèáî øòàíãåíöèðêóëåì, ïðîìåæóòêîâ âðåìåíè ñåêóíäîìåðîì, ñèëû òîêà àìïåðìåòðîì è ò. ï. — âñå ýòî ïðÿìûå èçìåðåíèÿ. Ïðè косвенном èçìåðåíèè îïðåäåëÿåìàÿ âåëè÷èíà âû÷èñ- ëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå, âêëþ÷àþùåé ðåçóëüòàòû ïðÿìûõ èçìåðåíèé. Ê êîñâåííûì èçìåðåíèÿì îòíîñÿòñÿ, íàïðèìåð, îïðåäåëåíèå ïëîùàäè ïðÿìîóãîëüíèêà ïî èçìåðåííûì äâóì åãî ñòîðîíàì, îïðåäåëåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ ó÷àñòêà öåïè ïî ñèëå òîêà è íàïðÿ- æåíèþ, îïðåäåëåíèå êîíöåíòðàöèè ïðèìåñåé è äð. Íåçàâèñèìî îò ñïîñîáà èçìåðåíèÿ îïðåäåëåíèå òîé èëè èíîé ôèçè÷åñêîé âåëè÷èíû ñîïðîâîæäàåòñÿ îøèáêîé, ïîêà- çûâàþùåé, íàñêîëüêî èñêîìàÿ âåëè÷èíà îòëè÷àåòñÿ îò åå èñòèííîãî çíà÷åíèÿ. Ошибки измерений Никакое измерение нельзя выполнить абсолютно точно. Äðó ãèìè ñëîâàìè, ïðè èçìåðåíèè êàêîé-ëèáî âåëè÷èíû ëþáûì ñïîñîáîì àáñîëþòíîå çíà÷åíèå åå íåäîñòèæèìî, à ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ðåçóëüòàò èçìåðåíèÿ ñîäåðæèò íåêîòîðóþ ïîãðåøíîñòü — îøèáêó èçìåðåíèé. Òàêîé âûâîä ñëåäóåò èç îäíîãî èç ïîëîæåíèé òåîðèè åñòåñòâåííî-íàó÷íîãî ïîçíà- íèÿ îêðóæàþùåãî ìèðà — ëþáîå íàó÷íîå çíàíèå îòíîñèòåëü- íî. Îãðàíè÷åííûå âîçìîæíîñòè èçìåðèòåëüíûõ ïðèáîðîâ, íåñîâåðøåíñòâî îðãàíîâ ÷óâñòâ, íåîäíîðîäíîñòü èññëåäóåìûõ îáúåêòîâ, âíåøíèå è âíóòðåííèå ôàêòîðû, âëèÿþùèå íà îáúåêòû — âîò îñíîâíûå ïðè÷èíû îòíîñèòåëü- íîñòè èçìåðÿåìîé âåëè÷èíû. Òî÷íîñòü èçìåðåíèé âîçðàñòàåò ïî ìåðå óâåëè÷åíèÿ ÷óâ- ñòâèòåëüíîñòè è ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòè èçìåðèòåëüíûõ ïðèáîðîâ. Îäíàêî íåëüçÿ ïîëó÷èòü îøèáêó èçìåðåíèé ìåíü- øå îøèáêè èçìåðèòåëüíîãî ïðèáîðà äàæå ïðè ìíîãîêðàòíûõ èçìåðåíèÿõ. Íàïðèìåð, åñëè ëèíåéêà ïîçâîëÿåò èçìåðèòü äëèíó ñ îòíîñèòåëüíîé îøèáêîé 0,1 %, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò 1 ìì ëèíåéêè äëèíîé 1 ì, òî, ïðèìåíÿÿ åå äëÿ èçìåðåíèÿ äëèíû Ëàáîðàòîðíûé ïðàêòèêóì
ëþáûõ îáúåêòîâ, íåëüçÿ îïðåäåëèòü äëèíó ñ îøèáêîé, ìåíü- øåé 0,1 %. Àáñîëþòíîå çíà÷åíèå êàêîé-ëèáî ôèçè÷åñêîé âåëè÷èíû ÿâëÿåòñÿ èäåàëüíûì, íåäîñòèæèìûì íà ïðàêòèêå. ×åì òî÷íåå ïîñòàâëåí ýêñïåðèìåíò, ÷åì ñîâåðøåííåå èçìå- ðèòåëüíàÿ òåõíèêà, òåì áëèæå èçìåðÿåìàÿ âåëè÷èíà ê àáñî- ëþòíîé. Îäíà èç âàæíûõ çàäà÷ ýêñïåðèìåíòàòîðà — ïðèáëè- çèòü ïîëó÷åííûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ê èõ àáñîëþòíûì âåëè÷èíàì.  çàâèñèìîñòè îò ïðè÷èí, îáóñëîâëèâàþùèõ îøèáêè, ðàç- ëè÷àþò ñèñòåìàòè÷åñêèå, ñëó÷àéíûå è ïðèáîðíûå îøèáêè. Ê íèì íå îòíîñÿòñÿ ãðóáûå îøèáêè, âûçâàííûå íåâíèìàíè- åì ïðè ñíÿòèè ïîêàçàíèé ïðèáîðîâ, íåïðàâèëüíîé çàïèñüþ èçìåðÿåìûõ äàííûõ, îøèáêàìè ïðè âû÷èñëåíèÿõ è ò. ï. Òàêèå îøèáêè íå ïîä÷èíÿþòñÿ êàêîìó-ëèáî çàêîíó è óñòðà- íÿþòñÿ ïðè ïðîìåæóòî÷íîé îöåíêå ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé. Систематические ошибки âîçíèêàþò ïðè ìíîãîêðàòíûõ èçìåðåíèÿõ è îáóñëîâëèâàþòñÿ íåèñïðàâíîñòüþ ïðèáîðîâ, íåòî÷íîñòüþ ìåòîäîâ èçìåðåíèé è èñïîëüçîâàíèåì äëÿ ðàñ- ÷åòîâ íåòî÷íûõ äàííûõ. Åñëè, íàïðèìåð, ñòðåëêà àìïåðìåòðà èçîãíóòà èëè ñìåùåí «íóëü» ïðèáîðà, òî ðåçóëüòàòû èçìåðå- íèé âñåãäà áóäóò îøèáî÷íûìè. Ñêîëüêî áû ðàç íè ïðîâîäè- ëèñü èçìåðåíèÿ, êàê áû òùàòåëüíî íè çàïèñûâàëèñü ïîêàçà- íèÿ ïðèáîðà, â èçìåðåíèÿõ áóäåò îäíà è òà æå îøèáêà. Äëÿ óñòðàíåíèÿ ñèñòåìàòè÷åñêîé îøèáêè, âûçâàííîé íåèñïðàâ- íîñòüþ ïðèáîðà, íåîáõîäèìî ââåñòè ñîîòâåòñòâóþùèå ïîïðàâ- êè, ïîëó÷åííûå ïðè ñðàâíåíèè ïîêàçàíèé íåèñïðàâíîãî è èñïðàâíîãî ïðèáîðîâ. Ñèñòåìàòè÷åñêàÿ îøèáêà óâåëè÷èâà- åò èëè óìåíüøàåò ðåçóëüòàò èçìåðåíèé íà îäíó è òó æå âåëè÷è- íó. Ñëåäîâàòåëüíî, äàæå ïîëíîå ñîâïàäåíèå ðÿäà èçìåðåííûõ âåëè÷èí íå ÿâëÿåòñÿ ïðèçíàêîì îòñóòñòâèÿ ñèñòåìàòè÷åñêîé îøèáêè — åå íåëüçÿ âûÿâèòü ïðè ïîâòîðíûõ èçìåðåíèÿõ. Ñïåöèôèêó ñèñòåìàòè÷åñêèõ îøèáîê, îáóñëîâëåííûõ ìåòî- äîì èçìåðåíèé, ìîæíî ïîÿñíèòü íà ïðèìåðå îïðåäåëåíèÿ ýëåêòðè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ, ïðè êîòîðîì âîçíèêàåò îøèá- êà, âûçâàííàÿ ýëåêòðè÷åñêèì ñîïðîòèâëåíèåì ñîåäèíèòåëü- íûõ ïðîâîäîâ â öåïè èçìåðèòåëüíîé ñõåìû. ×òîáû åå óñòðà- íèòü, íóæíî ââåñòè ïîïðàâêè íà íåó÷òåííîå ñîïðîòèâëåíèå. Ïðàêòèêóì è ñåìèíàðñêèå çàíÿòèÿ
Äëÿ óñòðàíåíèÿ ñèñòåìàòè÷åñêèõ îøèáîê òðåáóåòñÿ òùà- òåëüíàÿ ïðîâåðêà âñåõ èçìåðèòåëüíûõ ïðèáîðîâ è êðîïîòëè- âûé àíàëèç ìåòîäîâ èçìåðåíèé. Случайные ошибки âîçíèêàþò ñëó÷àéíî ïðè ñîâîêóïíîì äåéñòâèè ìíîãèõ ôàêòîðîâ è îñòàþòñÿ ïðè óñòðàíåíèè ãðóáûõ è ñèñòåìàòè÷åñêèõ îøèáîê. Ìîæíî íàçâàòü ìíîãî÷èñëåííûå îáúåêòèâíûå è ñóáúåêòèâíûå ïðè÷èíû ñëó÷àéíûõ îøèáîê: èçìåíåíèå íàïðÿæåíèÿ â ñåòè ïðè ýëåêòðè÷åñêèõ èçìåðåíè- ÿõ, íåîäíîðîäíîñòü âåùåñòâà ïðè îïðåäåëåíèè ïëîòíîñòè, èçìåíåíèå óñëîâèé îêðóæàþùåé ñðåäû (òåìïåðàòóðû, äàâëå- íèÿ) è äð. Ïîäîáíûå ïðè÷èíû ïðèâîäÿò ê òîìó, ÷òî íåñêîëü- êî èçìåðåíèé îäíîé è òîé æå âåëè÷èíû äàþò ðàçëè÷íûå ðåçóëüòàòû. Ê ñëó÷àéíûì îøèáêàì îòíîñÿòñÿ è òå, ïðè÷èíû êîòîðûõ íåèçâåñòíû èëè íåÿñíû. Âñëåäñòâèå íåïðåäñêàçóåìûõ îáñòîÿòåëüñòâ ñëó÷àéíûå îøèáêè ìîãóò êàê óâåëè÷èâàòü, òàê è óìåíüøàòü çíà÷åíèÿ èçìåðÿåìîé âåëè÷èíû. Îáû÷íî ñëó÷àéíûå îøèáêè íå óñòðà- íÿþòñÿ — èõ íåëüçÿ èçáåæàòü â êàæäîì èç ðåçóëüòàòîâ èçìå- ðåíèé. Ñëó÷àéíûå îøèáêè îïèñûâàþòñÿ òåîðèåé âåðîÿòíîñòåé, ñ ïîìîùüþ êîòîðîé ìîæíî óìåíüøèòü âëèÿíèå ñëó÷àéíûõ îøèáîê íà ðåçóëüòàò ýêñïåðèìåíòà. Øèðîêî èçâåñòåí íîð- ìàëüíûé çàêîí ðàñïðåäåëåíèÿ ñëó÷àéíûõ îøèáîê (çàêîí Ãàóññà). Èç íåãî ñëåäóþò âàæíûå âûâîäû: • ìàëûå ïî ìîäóëþ îøèáêè ïîÿâëÿþòñÿ ÷àùå; • ðàâíûå ïî ìîäóëþ ñëó÷àéíûå îøèáêè ðàçíûõ çíàêîâ âñòðå÷àþòñÿ îäèíàêîâî ÷àñòî; • ñ óâåëè÷åíèåì òî÷íîñòè (óìåíüøåíèåì èíòåðâàëà ðàçáðî- ñà èçìåðåííûõ çíà÷åíèé) ïëîòíîñòü ñëó÷àéíûõ îøèáîê âîç- ðàñòåò. Òåîðèÿ ñëó÷àéíûõ îøèáîê ïîçâîëÿåò îïðåäåëèòü íàèáîëåå âåðîÿòíûå çíà÷åíèÿ èçìåðÿåìûõ âåëè÷èí è âîçìîæíûå îòêëî- íåíèÿ îò íèõ. Îäíàêî âûâîäû òåîðèè âåðîÿòíîñòåé ñïðàâåä- ëèâû òîëüêî äëÿ äîñòàòî÷íî áîëüøîãî ÷èñëà ñëó÷àéíûõ ñîáû- òèé. Ïîýòîìó, ñòðîãî ãîâîðÿ, ïðèìåíåíèå òåîðèè ñëó÷àéíûõ îøèáîê öåëåñîîáðàçíî òîëüêî ê ñðàâíèòåëüíî áîëüøîìó ÷èñëó èçìåðåíèé. Íà ïðàêòèêå æå ÷àñòî îãðàíè÷èâàþòñÿ Ëàáîðàòîðíûé ïðàêòèêóì
5–10 èçìåðåíèÿìè, õîòÿ ñëåäóåò ïîìíèòü, ÷òî óâåëè÷åíèå ÷èñëà èçìåðåíèé óìåíüøàåò âëèÿíèå ñëó÷àéíûõ îøèáîê.  êàæäîì êîíêðåòíîì ñëó÷àå äëÿ ïîëó÷åíèÿ çàäàííîé òî÷- íîñòè óñòàíàâëèâàåòñÿ íåîáõîäèìîå ÷èñëî èçìåðåíèé. Приборные ошибки îáóñëîâëèâàþòñÿ êîíñòðóêòèâíûìè îñîáåííîñòÿìè èçìåðèòåëüíûõ ïðèáîðîâ. Ïðèáîðíóþ îøèá- êó íàçûâàþò òî÷íîñòüþ èçìåðèòåëüíîãî ïðèáîðà. Ïî âåëè÷èíå îøèáîê, êîòîðûå ìîãóò âíîñèòü ïðè èçìåðåíèè ýëåêòðîèçìå- ðèòåëüíûå ïðèáîðû, ðàçëè÷àþò ñåìü êëàññîâ òî÷íîñòè ïðèáî- ðîâ, êîòîðûå îáîçíà÷àþòñÿ öèôðàìè: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Цифра класса точности показывает величину относительной ошибки в процентах при отклонении стрелки прибора до последнего деления шкалы. Àáñîëþòíàÿ îøèáêà ïðèáîðà ïðè ëþáîì îòêëîíåíèè ñòðåëêè îäèíàêîâà. Ïîýòîìó ïðè ìåíüøèõ îòêëîíåíèÿõ ñòðåëêè îòíîñèòåëüíàÿ îøèáêà áîëü- øå. Íàïðè ìåð, åñëè ó ïðèáîðà êëàññà òî÷íîñòè 0,5 âñÿ øêàëà ñîäåðæèò 150 äåëåíèé, òî îòíîñèòåëüíàÿ îøèáêà ïðè îòêëîíå- íèè íà âñå 150 äåëåíèé ñîñòàâëÿåò 0,5 %, à àáñîëþòíàÿ îøèá- êà ðàâíà 0,75 äåëåíèÿ. Ïðè îòêëîíåíèè ñòðåëêè íà 25 äåëåíèé àáñîëþòíàÿ îøèáêà òà æå — 0,75 äåëåíèÿ, à îòíîñèòåëüíàÿ îøèáêà — 3 %. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ âîçìîæíî ìåíüøèõ îòíîñè- òåëüíûõ îøèáîê ïðè ïîëüçîâàíèè èçìåðèòåëüíûìè ïðèáîðà- ìè íåîáõîäèìî äîáèâàòüñÿ áîëüøåãî îòêëîíåíèÿ ñòðåëêè. Äëÿ ýòîãî íóæíî âûáèðàòü ïðèáîð âûñîêîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè èëè ïåðåõîäèòü ê ìåíüøèì ïðåäåëàì èçìåðåíèé ìíîãîïðåä- åëüíîãî ïðèáîðà. Измерительные приборы Áîëüøèíñòâî ïðèáîðîâ äëÿ èçìåðåíèÿ ðàçíûõ ôèçè÷åñêèõ âåëè÷èí ñîäåðæèò ëèíåéíûå, óãëîâûå èëè êðóãîâûå øêàëû. Ïîêàçàíèå òîãî èëè èíîãî ïðèáîðà ñîîòâåòñòâóåò äëèíå îòðåçêîâ ïðÿìîé èëè äóãè. ×åì òî÷íåå ïðèáîð, òåì áîëüøå ÷èñëî äåëåíèé, íà êîòîðûå ðàçáèòà øêàëà. Äëÿ îäíîé è òîé æå øêàëû ñ óâåëè÷åíèåì ÷èñëà äåëåíèé ðàññòîÿíèå ìåæäó øòðèõàìè óìåíüøàåòñÿ.  íåêîòîðûõ ïðèáîðàõ äëÿ ïîâûøåíèÿ òî÷íîñòè èçìåðå- íèé ïðèìåíÿþò ðàçëè÷íûå ïðèñïîñîáëåíèÿ, ïîçâîëÿþùèå Ïðàêòèêóì è ñåìèíàðñêèå çàíÿòèÿ
îòñ÷èòûâàòü äîëè äåëåíèÿ øêàëû. Íàèáîëåå øèðîêî ðàñïðî- ñòðàíåíû íîíèóñû è ìèêðîìåòðè÷åñêèå âèíòû. Èõ îáû÷íî ïðèìåíÿþò â ïðèáîðàõ äëÿ èçìåðåíèÿ äëèíû èëè óãëà, â êîòîðûõ ÷àñòè ïðèáîðà ïåðåìåùàþòñÿ îòíîñèòåëüíî äðóã äðóãà. Íà îäíîé èç ÷àñòåé íàíîñèòñÿ îñíîâíàÿ øêàëà, à íà äðóãîé — íîíèóñ, ïðåäñòàâëÿþùèé ñîáîé íåáîëüøóþ äîïîë- íèòåëüíóþ øêàëó, ïåðåäâèãàþùóþñÿ ïðè èçìåðåíèè âäîëü îñíîâíîé øêàëû. Óäîáñòâî îòñ÷åòà ñ ïðèìåíåíèåì íîíèóñà çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ëåã÷å ðàçëè÷èòü, ÿâëÿåòñÿ ëè îäèí øòðèõ ïðîäîëæåíèåì äðóãîãî èëè îíè ñäâèíóòû äðóã îòíîñè- òåëüíî äðóãà. Èíîãäà äëÿ îòñ÷åòà äîëåé äåëåíèÿ ïðèìåíÿåòñÿ ñïåöèàëü- íûé öèôåðáëàò, óêàçàòåëü êîòîðîãî ñâÿçàí ñ ìåõàíè÷åñêîé ïåðåäà÷åé.  ñîâðåìåííûõ îïòè÷åñêèõ ïðèáîðàõ íàíîñÿòñÿ ìèêðîñêîïè÷åñêèå öèôðû îêîëî êàæäîãî øòðèõà øêàëû, è ïîêàçàíèÿ îòñ÷åòîâ ñíèìàþòñÿ ïðè ïîìîùè îòñ÷åòíîãî ìèêðîñêîïà, â ïîëå çðåíèÿ êîòîðîãî âèäíà òîëüêî îäíà öèôðà è äîïîëíèòåëüíàÿ øêàëà äëÿ îòñ÷åòà äîëåé äåëåíèÿ. Äëÿ èçìåðåíèÿ íåáîëüøèõ ëèíåéíûõ ðàçìåðîâ íàèáîëåå ÷àñòî ïðèìåíÿþòñÿ øòàíãåíöèðêóëü è ìèêðîìåòð. Ðàçìåðû îò 3 äî 5 ìì óäîáíî îïðåäåëÿòü èçìåðèòåëüíûì ìèêðîñêîïîì. Ñîâðåìåííûå òåõíè÷åñêèå ñðåäñòâà ïîçâîëÿþò îïðåäåëèòü ìèíèìàëüíîå ðàññòîÿíèå, ïðèìåðíî ðàâíîå 10–18 ì. Ìàêñè- ìàëüíîå ðàññòîÿíèå, äîñòóïíîå ñîâðåìåííûì èçìåðåíèÿì, ñîñòàâëÿåò îêîëî 1026 ì (òàêîìó ðàññòîÿíèþ ñîîòâåòñòâóåò ðàäèóñ êîñìîëîãè÷åñêîãî ãîðèçîíòà).  ýêñïåðèìåíòàëüíîé ðàáîòå äëÿ èçìåðåíèÿ ìàëûõ ïðîìå- æóòêîâ âðåìåíè (äî 30 ìèí) ÷àñòî ïðèìåíÿåòñÿ ñåêóíäîìåð. Öåíà ñàìîãî ìåëêîãî äåëåíèÿ ñåêóíäíîé øêàëû, íàïðèìåð, ñåêóíäîìåðà ÑÌ-60 ðàâíà 0,2 ñ.  íàñòîÿùåå âðåìÿ øèðîêî ïðèìåíÿþòñÿ ýëåêòðîííûå èçìåðèòåëè âðåìåíè ñ öèôðîâîé èíäèêàöèåé.  ïîâñåäíåâíîé æèçíè ëåãêî âîñïðèíèìàþòñÿ ïðèâû÷- íûå èíòåðâàëû âðåìåíè: ìèíóòà, ÷àñ, ñóòêè è ò. ï.  òî æå âðåìÿ â ñîâðåìåííîì åñòåñòâîçíàíèè îïåðèðóþò è ñîâåð- øåííî äðóãèìè èíòåðâàëàìè âðåìåíè — ìèëëèàðäàìè ëåò ïðè îïðåäåëåíèè âîçðàñòà Âñåëåííîé è íè÷òîæíî ìàëûìè Ëàáîðàòîðíûé ïðàêòèêóì
Доступ онлайн
В корзину