Современное программное обеспечение персональных электронно-вычислительных машин открывает широкие возможности для компьютерной обработки разнообразных функциональных зависимостей, в том числе и рассмотренных выше. Однако работа на ПК будет полноценной лишь при условии полного понимания алгоритма обработки результатов измерений и при получении необходимых вычислительных навыков, чему и способствует приведенный выше материал. В дальнейшем необходимо освоить какую-либо программу с расширенными возможностями обработки результатов проведенных экспериментов или расчетов (например MathCad или Microcal Origin), которая предназначены и для выполнения стандартных вычислительных действий, и для творчества.
6. МЕТОД НАИМЕНЬШИХ КВАДРАТОВ В РАБОТЕ
«ЗАТУХАЮЩИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ»
Постановка задачи
Рассмотрим применение метода наименьших квадратов при выполнении лабораторной работы по электромагнитным колебаниям «Затухающие электрические колебания» [2]. (Напомним, что в этой работе помимо непосредственного изучения затухающих колебаний требуется по результатам эксперимента найти сопротивление контура.)
Пусть в результате серии измерений, выполненных для различных сопротивлений Rд, получен ряд значений амплитуды затухающих колебаний Ai (в делениях шкалы осциллографа) через ki периодов, прошедших после начала колебаний.
Таблица 5
Результаты измерений амплитуды затухающих колебаний А
Rд, Ом
k
A, дел.
k
A, дел.
k
A, дел.
k
A, дел.
k
A, дел.
Согласно теоретическим представлениям амплитуда затухающих колебаний уменьшается со временем по известному закону:
, (67)
где β – коэффициент затухания; t – время.
Эту зависимость амплитуды колебаний от времени легко преобразовать к зависимости от номера колебания k, подставив :
, (68)
где T – период затухающих колебаний; λ = β T – логарифмический декремент затухания.
Применение метода наименьших квадратов к полученной формуле приводит к громоздким показательным уравнениям, аналитическое решение которых в общем виде затруднительно. В этом случае возможны два пути решения задачи, которые рассмотрены ниже.
Вычисление логарифмического декремента затухания и