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Hallo, ich habe in Physik gerade Wahrscheinlichkeiten und Fehlerfortpflanzungen. Ich soll diese Aufgabe mit der Fehlerfortpflanzung lösen, jedoch weiß ich leider nicht wie. Ich bedanke mich schon im Voraus, die mir weiterhelfen möchten!


1.Berechnen Sie z = x+y−w der Werte x = (2.0±0.2) cm, y = (3.0±0.6) cm, w = (4.52±0.02) cm.

2.Den Umfang eines Kreises mit Radius r = (3.0 ± 0.2) cm.

3.z=wy2/√A mit w =(4.52±0.02)cm,A=(2.0±0.2)cm2,y=(3.0±0.6)cm.

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Aloha :)

Gemäß der Gauß'schen Fehlerfortpflanzung addieren sich die Einzelfehler geometrisch. Das heißt, die Einzelfehler werden quadriert, alle addiert und von dem Gesamtergebnis wird zum Schluss die Wurzel gezogen.

zu 1)

$$z=x+y-w=2,0\,\mathrm{cm}+3,0\,\mathrm{cm}-4,52\,\mathrm{cm}=0,48\,\mathrm{cm}$$$$\Delta z=\sqrt{\left(\frac{\partial z}{\partial x}\Delta x\right)^2+\left(\frac{\partial z}{\partial y}\Delta y\right)^2+\left(\frac{\partial z}{\partial w}\Delta w\right)^2}=\sqrt{(\Delta x)^2+(\Delta y)^2+(\Delta w)^2}$$$$\phantom{\Delta z}=\sqrt{(0,2\,\mathrm{cm})^2+(0,6\,\mathrm{cm})^2+(0,02\,\mathrm{cm})^2}\approx0,63\,\mathrm{cm}$$$$\implies z=(0,48\pm0,63)\,\mathrm{cm}$$

zu 2)

$$U=2\pi\,r=2\pi\cdot3,0\,\mathrm{cm}=18,85\,\mathrm{cm}$$$$\Delta U=\sqrt{\left(\frac{\partial U}{\partial r}\Delta r\right)^2}=2\pi\,\Delta r=2\pi\cdot0,2\,\mathrm{cm}\approx1,26\,\mathrm{cm}$$$$\implies U=(18,9\pm1,3)\,\mathrm{cm}$$

zu 3)

$$z=\frac{wy^2}{\sqrt A}=\frac{4,52\,\mathrm{cm}\cdot(3,0\,\mathrm{cm})^2}{\sqrt{2\,\mathrm{cm}^2}}=28,77\,\mathrm{cm}^2$$$$\Delta z=\sqrt{\left(\frac{\partial z}{\partial w}\Delta w\right)^2+\left(\frac{\partial z}{\partial y}\Delta y\right)^2+\left(\frac{\partial z}{\partial A}\Delta A\right)^2}$$$$\phantom{\Delta z}=\sqrt{\left(\frac{y^2}{\sqrt A}\Delta w\right)^2+\left(\frac{2wy}{\sqrt A}\Delta y\right)^2+\left(-\frac{wy^2}{2A\sqrt A}\Delta A\right)^2}$$$$\phantom{\Delta z}=\sqrt{\left(z\,\frac{\Delta w}{w}\right)^2+\left(2z\,\frac{\Delta y}{y}\right)^2+\left(-z\frac{\Delta A}{2A}\right)^2}$$$$\phantom{\Delta z}=z\sqrt{\left(\frac{\Delta w}{w}\right)^2+\left(2\,\frac{\Delta y}{y}\right)^2+\left(\frac{\Delta A}{2A}\right)^2}$$$$\phantom{\Delta z}=28,77\,\mathrm{cm^2}\sqrt{\left(\frac{0,02}{4,52}\right)^2+\left(2\cdot\frac{0,6}{3}\right)^2+\left(\frac{0,2}{2\cdot2}\right)^2}\approx11,6\,\mathrm{cm}^2$$$$\implies z=(29\pm12)\,\mathrm{cm}^2$$

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