8-maruza Mavzu: Eksperiment tadqiqot natijalariga ishlov berish

8-ma’ruza
Mavzu: Eksperiment tadqiqot natijalariga ishlov berish

Reja
1. O’lchashlar natijalarini grafik tasvirlash usullari.
2. Nazariy-eksperimental tadqiqotlar natijalarini tahlil qilish
3. Hisoblash eksperimenti

8.1. O’lchashlar natijalarini grafik tasvirlash usullari.
Grafik tasvir eksperiment natijalari haqida ko’rgazmali tasavvur beradi, tadqiq etilayotgan jarayon fizik mohiyatini yaxshiroq tushunishga imkon yaratadi, funksional bog’liqlik tavsifini aniqlaydi va unga nisbatan minimum yoki maksimum belgilaydi.
O’lchash (yoki kuzatish) natijalarini grafik tasvirlash uchun ko’pgina koordinatalar to’g’ri burchakli sistemasidan foydalaniladi. X o’q bo’ylab faktor qiymatlari x1, x2,..., xn, Y o’q bo’ylab esa unga mos jarayon chiqish parametri chiqish qiymatlari u1,...,u2,...,un (4.01- rasm) qo’yiladi.
Agar x1,u1; x2,u2,..., xn,un nuqtalar kesmalar bilan birlashtirilsa, bunda siniq egrii 1 hosil bo’ladi, u eksperiment ma’lumotlari bo’yicha uqƒ(x) funksiya o’zgarishini tavsiflaydi. Bu siniq egrini barcha eksperiment nuqtalari yaqinidan o’tuvchi bir tekisdagi egri approkslaydi.
Ba’zan 1...2 grafada nuqtalar egridan keskin uzoqlashadi. Bu holda avval hodisaning fizik mohiyati tahlil qilinadi. Agar uqƒ(x) funksiyasining bunday keskin sakrashi uchun asos bo’lmasa, bunda chetga chiqishni qo’pol xato yoki adashish deyish mumkin.
uqƒ(x) eksperimental funksiyasi grafik tasviriga koordinata to’rini tanlash jiddiy ta’sir etadi. Ular bir tekis yoki bir tekismas bo’lishi mumkin. Bir tekis koordinata to’rlari ordinata va abssissalari bir tekis shkalaga ega.
Bir tekismas koordinat to’rlaridan eng ko’p tarqalgani yarim logarifmik (8.02-rasm, a), logarifmik (8.02-rasm, b), ehtimoliylardir. Ulardan turli sabablarga ko’ra foydalaniladi. Xususan, yarim logarifmik, logarifmik koordinata to’rlaridan, odatda, faktorlar va (yoki) chiqish parametrlari o’zgarish intervali katta bo’lganda foydalaniladi. Bundan tashqari ular ko’plab egri chiziqli funksiyalarni to’g’rilaydi.
Grafiklarni chizishda quyidagi amaliy mulohazalarga amal qilish lozim:
- koordinata to’ri va grafik masshtabni to’g’ri tanlash kerak. Masshtab qancha katta bo’lsa, grafikdan olinadigan qiymat aniqligi shuncha yuqori bo’ladi. Biroq, grafiklar, qoidaga ko’ra, 200x150 mm hajmdan oshib ketmasligi kerak;
- koordinata o’qlari bo’yicha masshtabni grafik tor yoki keng bo’lib qolmaydigan qilib tanlash kerak;
- grafikni millimetrli qog’ozga chizish maqsadga muvofiq.
- grafikni millimetrli qog’ozga chizish maqsadga muvofiq.

Empirik formulalar analitik formulalarga yaqin ifodali hisoblanadi.
Eksperiment ma’lumotlari asosida olingan algebraik ifodalar, empirik formulalar deyiladi. Ular faktor berilgan qiymati (x1, dan xn gacha) va chizish parametri (u1 dan un gacha) o’lchanadigan qiymatlar chegarasi tanlanadi.
Bu formullalar, imkon boricha, oddiy va faktorning ko’rsatilgan chegarasida eksperiment ma’lumotlariga yuqori aniqlikda mos bo’lishi kerak.
Empirik formulani tanlash jarayoni ikki bosqichda amalga oshiriladi. Birinchi bosqichda koordinata sistemasi to’g’ri to’rtburchak turicha nuqtalar ko’rinishida o’lchash natijalari qo’yiladi, ular orasida approkslovchi egri o’tkaziladi (8.01-rasmga qarang). So’ng formula turi mo’ljallab tanlanadi. Ikkinchi bosqichda qayd qilingan formulaga eng muvofiq tarzda parametrlar hisoblanadi.
Empirik formulani tanlash eng sodda ifodalardan boshlanadi. Shunday ifoda bo’lib, chiziqdi tenglama hisoblanadi.
uqaQbx, (8.01)
bunda a va b - doimiy parametrlar, ular qiymati quyidagi tenglamalar sistemasidan aniqlanadi:
u1 q a Q bx1
unqa Q bxn (8.02)
bunda x1, u1 va xn, un - approkslovchi to’g’rining chekka nuqtalari koordinati.
Egri chiziqli eksperiment grafiklarda uqaxb, uqaxbQs, uqayebxQs, tur approkslovchi formula tanlanadi. Bu formulalarga mos keluvchi egrilar tenglamasi va parametrlarni aniqlash usuli ishda berilgan.

8.2. Nazariy-eksperimental tadqiqotlar natijalarini tahlil qilish
Nazariy va eksperimentlar tadqiqotlarni birgalikda tahlil qilishdan asosiy maqsad - eksperiment natijalari bilan ishchi gipoteza ilgari surgan fikrlarii qiyoslash.
Nazariy (ishchi gipotezaga muvofiq) va eksperimental ma’lumotlarni qiyoslashda turli mezonlardan foydalaniladi. Masalan, eksperimental ma’lumotlarni berilganlardan, nazariy bog’likugak asosidagi hisoblashlar tufayli olingan minimal, o’rtacha va maksimal chetga chiqish.
Ammo, eng ishonchli deb, eksperimentalga nazariy bog’liq ayniy (muvofiq) mezonlar hisoblanadi.
Ishchi gipotezani eksperiment ma’lumotlari bilan qiyoslash natijasida quyidagi hollar kuzatilishi mumkin:
1. Ishchi gipoteza to’liq yoki deyarli to’liq eksperimentda tasdiqlanadi. Bunday vaziyatda ishchi gipoteza nazariy qoida, nazariyaga ko’ra isbotlangan bo’ladi.
2. Ishchi gipoteza eksperimentda qisman tasdiqlanadi, qolgan hollarda unga zid bo’ladi. Mazkur qolda ishchi gipoteza eksperiment natijasiga to’liq yoki deyarli to’liq moslanishi uchun modifikasiyalanadi. Ishchi gipoteza o’zgarishini tasdiqlash maqsadida to’g’rilovchi eksperiment o’tkaziladi. Shundan so’ng gipoteza, birinchi galdagi kabi, nazariyaga aylanadi.
3. Ishchi gipoteza eksperimentda tasdiqlanmaydi. Bunday holda avval qabul qilingan gapoteza to’liq ko’rib chiqiladi, ya’ni yangisi ishlab chiqiladi. Salbiy ilmiy natijalar esa yangi gipoteza izlash doirasini toraytirish imkonini beradi.
Gipoteza nazariy qoida deb tan olingach, xulosalar va (yoki) takliflar ifoda topadi, ya’ni tadqiqot natijasida olingan yangi, mohiyatligi ilgari suriladi. Asosiy xulosalar miqdori 5...10 tadan oshmasligi kerak. Asosiy xulosalar bilan bir qatorda ayrim holda boshqa xulosalar ham qilish mumkin (misoli 2- darajali).
Barcha xulosalar ikki guruhga bo’linadi: ilmiy va ishlab chiqarish. Ilmiy xulosalarda yangilik hissasi ko’rsatiladi, bular bajarilgan tadqiqotlar tufayli fanga kiritilgan bo’ladi. Ishlab chiqarish xulosalari, foyda bilan bog’liq bo’ladi, bularni iqtisodiyot sohasida o’tkazilgan eksperimentlar beradi (yoki berishi mumkin).
 

8.3. Hisoblash eksperimenti
Hisoblash eksperimentini asosi bo’lib, matematik model-lashtirish, nazariy asosi bo’lib, amaliy matematika, texnika-viysi esa elektron hisoblash mashinalari hisoblanadi.
Hisoblash eksperimentidan fan va texnikaning turli sohalarida murakkab amaliy vazifalarni hal qilish uchun vo-sita sifatida foydalaniladi. Hisoblash eksperimenti uchun hal etilishi lozim bo’lgan vazifalar xilma-xil bo’lishiga qaramay umumiy texnologik turkum xosdir, u shartli ravishda bir qator bosqichlarga bo’linadi.
Birinchi bosqichda tadqiq etilayotgan obyektning matema-tik modeli yaratiladi, u qoidaga ko’ra differensial yoki in-tegrodifferensial tenglamalar ko’rinishida bo’ladi. Matematik modelni tuzish qo’pincha u yoki bu fan (fizika, kimyo, biologiya, tibbiyot, iqtisodiyot va h.k.) sohalarining mutaxassislari tomonidan bajariladi. Matematiklar yuzaga kelgan matematik vazifalarni yechish imkonini baholaydilar va modelni boshlang’ich tadqiqotini o’tkazadilar: masala to’g’ri qo’yilganmi, u yechimga egami, u birginami va h.k. larni aniqlaydilar.
Ikkinchi bosqichda shakllantirilgan matematik masala yoki aytish mumkinki, hisoblash algoritmlik hisoblash usuli ishlab chiqiladi. U algebraik tenglamalar xalqalari majmuidan iborat bo’ladi, shular bo’yicha hisoblash olib boriladi va bu formulalarni qo’llash muntazamligini belgilovchi mantiqiy sharoit yuzaga keltiriladi.
Shuni ta’kidlash joizki, ayni bir matematik masalani hal qilish uchun ko’plab hisoblash algoritmlari - yaxshi va yomonlari ishlab chiqiladi. Shuning uchun algoritmni samarali hisoblashni ishlab chiqish zarurati yuzaga keladi, buning uchun raqamli hisoblash nazariyasidan foydalaniladi.
Uchinchi bosqichda ishlab chiqilgan xisoblash algoritmini EHMda bajarish profammasi tuziladi.
To’rtinchi bosqich hisoblash eksperimentini bajarish bilan bog’liq. EHM hisoblash jarayonida tadqiqotchini qiziqtirgan har qanday informasiyani berish mumkin. Tabiiyki, mazkur informasiyani aniqligi matematik modelni ishonchliligi bilan belgilanadi. Shunga ko’ra jiddiy amaliy tadqiqotlarda ba’zan hozirgina tuzilgan programma bo’yicha to’laqonli hisoblashni o’tkazish darhol boshlanmaydi. Bundan avval programmani «sozlash» uchun zarur bo’lgan test hisob-kitoblari o’tkaziladi.
Dastlabki hisob-kitoblarni o’tkazishda matematik model testlanadi: o’rganilayotgan obyekt, jarayon yoki hodisani u qanchalik yaxshi tavsiflaydi, qay darajada haqiqatga yaqinligi aniqlanadi. Buning uchun yetarlicha ishonchli o’lchashlar bo’lgan ba’zi nazorat eksperimentlarini «taftishlash» o’tkaziladi. Bunda eksperiment va hisoblash natijalari taqqoslanadi, matematik model aniqlanadi.
Beshinchi bosqichda hisob-kitob natijalarini ishlab chiqish EHMda amalga oshiriladi, ular atroflicha tahlil o’tkaziladi va xulosa qilinadi. Bunda xulosalarning ikki turi bo’lishi mumkin: yoki matematik modelni, yoki olingan natijalarni turli mezonlar bo’yicha tekshiruvdan o’tkazib aniklash zarurligi belgilanadi, bular ilmiy yutuqqa aylanadi hamda buyurtmachiga beriladi. Amalda esa har ikki xulosalar ko’pincha uchrab turadi.
EHMda amaliy masalalarni yechish - murakkab ilmiy ishlab chiqarish jarayoni, ularning egallash va boshqarish uchun uni o’rganish zarur.
Hisoblash eksperimentidan fan va texnikaning ko’pgina sohalarida turli amaliy masalalarni hal etishda foydalaniladi.
Yadro energetikasida fizik jarayonlarda sodir bo’ladigan hodisalarni mufassal modellashtirish asosida reaktorlarning ishlari bashoratlanadi. Bunda hisoblash eksperimenti tabiiysiga juda yaqin o’tadi, bu bugun tadqiqot turkumini tezlashtiradi va xarajatlarni kamaytiradi.
Kosmik texnikada uchuvchi apparatlar trayektoriyasi, og’ish masalasi hisoblanadi, radiolokasiya ma’lumotlari, yo’ldoshdan olingan tasvirlar va h.k. lar ishlab chiqiladi.
Ekologiyada bashoratlash va ekologik tizimlarni boshqarish masalasi hal etiladi.
Kimyoda kimyoviy reaksiyalar hisoblanadi, ular konstantasi aniqlanadi, jadallashtirish maqsadida makro va mikro darajada kimyoviy jarayonlar tadqiq etiladi va h.k.
Texnikada billurlar va plyonkalar olish jarayoni, belgilangan xossali materiallarni yaratish texnologik jarayonlari va h. k. lar hisob-kitob qilinadi.
Hisoblash eksperimentini qo’llash eng muhim sohasi fizikadir. Masalan, mikrodunyodagi chiziqsiz jarayonlarni o’rganishda bu qo’l keladi.
Yuqorida keltirilgan va hisoblash eksperimentini qo’llashning boshqa misollari amaliy muammolarga nazariy tahlil qilish asosida yangi zamonaviy metodologiyasining samaraliligidan dalolat beradi.

Sinov savollar

1. Eksperimental tadqiqotlar qanday turini bilasiz?
2. Eksperiment o’tkazish metodologiyasi nimadan iborat?
3. Eksperiment reja programmasi nimalarni ko’zda tutadi?
4. Eksperiment metodikasi nimadan iborat ?