فيديو السؤال: ضبط القياس ودقته الفيزياء

نسخة الفيديو النصية

أي العبارات الآتية تصف وصفًا صحيحًا كيف يؤثر الخطأ الصفري في القياس على ضبط القياسات ودقتها؟ (أ) يقلل الخطأ الصفري ضبط القياس ودقته. (ب) يقلل الخطأ الصفري دقة القياس. (ج) لا يؤثر الخطأ الصفري على ضبط القياس أو دقته. (د) يقلل الخطأ الصفري ضبط القياس.

للإجابة عن هذا السؤال، علينا أولًا تذكر الفرق بين الضبط والدقة. باختصار، يعبر ضبط القياس عن مدى تقارب القيمة المقيسة من قيمتها الحقيقية. بعبارة أخرى، يكون القياس مضبوطًا إذا كانت القيمة المقيسة متقاربة للغاية من القيمة الحقيقية للكمية التي نحاول قياسها. على سبيل المثال، بعد إجراء العديد من القياسات المتكررة والكثير من التجارب المختلفة توصلنا إلى أن القيمة الحقيقية لشدة مجال الجاذبية على الأرض تساوي تقريبًا 9.8 أمتار لكل ثانية تربيع. ولكن إذا أجرينا الآن تجربة لمحاولة قياس شدة مجال الجاذبية وحصلنا على قيمة 25 مترًا لكل ثانية تربيع، فسنقول إن هذا القياس ليس مضبوطًا، لأنه ليس متقاربًا مع القيمة الحقيقية. وهذا هو ضبط القياس.

من ناحية أخرى، تمثل الدقة مقياسًا لتحديد إذا ما كانت القياسات المتكررة التي تجرى في الظروف نفسها ستعطينا القيم المقيسة نفسها أو لا. لتوضيح ذلك، دعونا نعد إلى تجربة قياس عجلة الجاذبية حيث كنا نحاول إيجاد شدة مجال الجاذبية على الأرض. في التجربة الأولى التي أجريناها، حصلنا على قيمة 9.7 أمتار لكل ثانية تربيع. وبعد ذلك، كررنا التجربة في الظروف نفسها. أي إننا قمنا بجميع الخطوات بالطريقة نفسها مرة أخرى. ولكن حصلنا هذه المرة على قيمة 20 مترًا لكل ثانية تربيع. وبعد ذلك، أجرينا التجربة مرة أخرى، وقمنا بجميع الخطوات كما فعلنا من قبل. وحصلنا على قيمة خمسة أمتار لكل ثانية تربيع.

في هذه الحالة، يمكن القول إن التجربة غير دقيقة لأننا نحصل على قيمة مختلفة تمامًا في كل مرة نكرر فيها هذه التجربة في الظروف نفسها. وهذا قد يحدث لأسباب مختلفة. على سبيل المثال، قد نرتكب خطأ يتعلق بإعداد التجربة، أو قد يكون الجهاز الذي نستخدمه غير مستقر. ولكن ما يهم هو أن الدقة هي مقياس لمدى تقارب القياسات المتكررة بعضها من بعض.

والآن بعد أن تناولنا الضبط والدقة، نحتاج إلى معرفة كيف يمكن أن يؤثر الخطأ الصفري في القياس على الضبط والدقة. لكن أولًا، ما الخطأ الصفري في القياس؟ الخطأ الصفري في القياس هو ببساطة خطأ في الجهاز الذي نستخدمه، ويعني أن الجهاز يظهر قراءة أخرى عندما يجب أن تكون قراءته صفرًا. على سبيل المثال، لنفترض أن لدينا ميزانًا. وليكن هذا الميزان. عندما لا يوضع شيء على الميزان، تكون القراءة صفر كيلوجرام.

في هذه الحالة، لا يوجد خطأ صفري في قياس هذا الميزان لأنه يظهر القراءة الصحيحة، وهي صفر كيلوجرام، عندما يجب أن تكون قراءته صفر كيلوجرام. فلا يوجد أي شيء موضوع على الميزان. ولكن سيوجد خطأ صفري في القياس إذا لم يوضع أي شيء على الميزان. ولم تكن القراءة صفرًا مع ذلك. لنقل إنها كيلوجرامان مثلًا. في هذه الحالة، سنعتقد أن كل ما نضعه على الميزان أثقل بمقدار كيلوجرامين عن قيمته الحقيقية. على سبيل المثال، لنفترض أن شخصًا كتلته في الحقيقة 70 كيلوجرامًا يقف على الميزان. في هذه الحالة، نتيجة للخطأ الصفري في القياس، ستظهر قراءة الميزان أن كتلة هذا الشخص 72 كيلوجرامًا. وعليه، فإن الخطأ الصفري في القياس يؤثر على ضبط القياس لأن قياس الميزان البالغ 72 كيلوجرامًا ليس متقاربًا مع القيمة الحقيقية لكتلة الشخص، وهي 70 كيلوجرامًا.

ولهذا السبب، يمكننا ملاحظة أن الخطأ الصفري في القياس يؤثر على ضبط القياسات. ومع ذلك، لا يؤثر الخطأ الصفري في القياس على دقة القياسات. وهذا لأن الشخص يمكنه أن ينزل من فوق الميزان ثم يقف عليه مرة أخرى. بعبارة أخرى، سيكرر تجربة وزن نفسه. وسيحدث ذلك في الظروف السابقة نفسها بالضبط. وستكون قراءة الميزان 72 كيلوجرامًا عندما يقف على الميزان مرة أخرى. إذن في حالة القياسات المتكررة، تتقارب جميع قيم القياسات للغاية بعضها من بعض. بعبارة أخرى، في كل مرة يقف الشخص على الميزان، سيظهر القياس متقاربًا من 72 كيلوجرامًا. ومن ثم، لا تتأثر دقة التجربة. ولكن كما رأينا، يتأثر ضبط التجربة.

لذا بالنظر إلى الخيارات من (أ) إلى (د)، يمكننا استبعاد الخيار (أ) الذي ينص على أن الخطأ الصفري يقلل ضبط القياس ودقته، وهذا غير صحيح كما رأينا. ويمكننا أيضًا استبعاد الخيار (ب) الذي ينص على أن الخطأ الصفري يقلل دقة القياس؛ فهذا غير صحيح أيضًا. ويمكننا استبعاد الخيار (ج) الذي ينص على أن الخطأ الصفري لا يؤثر على ضبط القياس أو دقته. إذن فالخيار الذي نبحث عنه هو (د): يقلل الخطأ الصفري ضبط القياس.