Основы теории измерений
Основы теории измерений
Курсовая работа по дисциплине «Спортивная метрология»
Выполнила студентка III курса Киприани Талия
Московский Государственный Областной Университет
Москва 2005 год
1. Введение
Измерением
какой-либо физической величины называется операция, в результате которой
определяется, во сколько раз эта величина больше (или меньше) другой величины,
принятой за эталон. Так, за эталон длины принят метр, и, приводя измерения в
соревнованиях или в тесте, мы узнаём, сколько метров, например, содержится в
результате, показанном спортсменом, в прыжке в длину, в толкании ядра и т. д.
Точно так же можно измерить время движений, мощность, развиваемую при их
выполнении, и т. п.
Но
не только такие измерения приходится выполнять в спортивной практике. Очень
часто нужно оценить выразительность исполнения упражнений в фигурном катании
или художественной гимнастике, сложность движений прыгунов в воду, утомление
марафонцев, тактическое мастерство футболистов и фехтовальщиков. Здесь
узаконенных эталонов нет, но именно эти измерения во многих видах спорта
наиболее информативны. В этом случае измерением будет называться установление
соответствия между изучаемыми явлениями, с одной стороны, и числами - с другой.
Внедрение
научно-технического прогресса в физическое воспитание и спорт начинается с
комплексного контроля. Информация, получаемая здесь, служит основой для всех
последующих действий тренеров, научных и административных работников. Тысячи
тренеров и специалистов, оценивающих какие-либо показатели (например,
выносливость бегунов-спринтеров или эффективность техники боксёров), должны это
делать одинаково. Для этого существуют стандарты на измерения.
Стандарт
– это нормативно-технический документ, устанавливающий комплекс норм, правил,
требований к объекту стандартизации (в данном случае, к спортивным измерениям)
и утверждённый компетентным органом. Использование стандарта повышает точность,
экономичность и единство измерений. Для усиления роли стандартизации в нашей
стране действует Государственная система стандартизации (ГСС), содержащая
организационные, правовые, методические и практические основы этой
деятельности.
2. Метрологическое обеспечение измерений в спорте
Метрологическое
обеспечение-это применение научных и организационных основ, технических
средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и точности
измерений в физическом воспитании и спорте. Научной основой этого обеспечения
является метрология, организационной-метрологическая служба Госкомспорта
России. Техническая основа включает в себя:
систему
государственных эталонов;
систему
разработки и выпуска средств измерений;
метрологическую
аттестацию и проверку средств и методов измерений;
систему
стандартных данных о показателях, подлежащих контролю в процессе подготовки
спортсменов.
Метрологическое
обеспечение направлено на то, чтобы обеспечить единство и точность измерений.
Единство измерений достигается тем, что их результаты должны быть представлены
в узаконенных единицах и с известной вероятностью погрешностей. В настоящее
время используется международная система единиц (СИ), применение которой в
России определено Государственным стандартом. Основными единицами физических
величин в СИ являются единицы длины - метр (м); массы – килограмм (кг); времени
– секунда (с); силы электрического тока – ампер (А); термодинамической
температуры – кельвин (К); силы света – кандела (кд); количества вещества –
моль (моль). Дополнительные единицы СИ: радиан (рад) и стерадиан (ср) – для
измерения плоского и телесного углов соответственно.
Кроме
того, в спортивно-педагогических измерениях используются следующие единицы
измерений: силы – ньютон (Н); температуры – градусы Цельсия (*С), частоты –
герц (Гц); давления – паскаль (Па); объёма – литр, миллилитр (л, мл).
С
помощью расчётов из этих основных единиц получают производные. Например,
работа, производимая движущимся телом, измеряется как произведение силы на
массу (Ньютон.метр – Н.м). Мощность – как работа в единицу времени – измеряется
в Н.м/с, скорость – в м/с и т. д.
Достаточно
широко используются в практике внесистемные единицы. Например, мощность
измеряется в лошадиных силах (л. с.), энергия – в калориях, давление –
миллиметрах ртутного столба и т. д. Для перевода внесистемных единиц в СИ
используются следующие отношения: 1 Н=0,102 кг (силы); 1 Нм=1 Дж (джоуль)
=0,102; кгм=0,000239 ккал. Один ньютонметр слишком незначителен по величине, и
поэтому работу спортсмена (или энергию, выделяемую при выполнении упражнений)
чаще измеряют в килоджоулях: 1 кДж=1000 Нм=0,239 ккал=102 кгм.
Интенсивность
(или мощность) упражнений измеряется в ваттах: 1 Вт=1 Дж/с=1 Н.м/с=0,102 кгм/с.
Соответственно 1000 Вт=1 кВт=102 кгм/с. В практике спорта широкое
распространение получил такой показатель, как энерготраты (в ккал) при выполнении
упражнений в единицу времени (мин):1 ккал/мин=69,767 Вт=426,85 кгм/мин =4,186
кДж/мин. Используется и такая единица, как мет. Он равен:
ккал
кДж
1
мет=0,0175-------------=0,0732--------------------
кг
кг
Довольно
часто, оценивая интенсивность упражнения, отмечают, что оно выполняется при
потреблении кислорода на уровне, скажем, 4 л/мин. Необходимо запомнить, что при
потреблении 1 л О 2 выделяется 5,05 ккал энергии и совершается работа, равная
21,237 кДж. Следовательно, при выполнении этого упражнения будет затрачиваться
20,2 ккал/мин, что соответствует работе в 84,95 кДж.
3. Шкалы измерений
Существует
четыре основные шкалы измерений.
3.1. Шкала наименований
Собственно
измерений, отвечающих определению этого действия, в шкале наименований не производится.
Здесь речь идёт о группировке объектов, идентичных по определённому признаку, и
о присвоении им обозначений. Не случайно, что другое название этой шкалы –
номинальное (от латинского слова Nome – имя).
Обозначениями,
присваиваемыми объектам, являются числа. Например, легкоатлеты-прыгуны в длину
в этой шкале могут обозначаться номером 1, прыгуны в высоту – 2, прыгуны
тройным – 3, прыгуны с шестом – 4.
При
номинальных измерениях вводимая символика означает, что объект 1 только
отличается от объектов 2, 3 или 4. Однако насколько отличается и в чём именно,
по этой шкале измерить нельзя.
Каков
же смысл в присвоении конкретным объектам (например, прыгунам) чисел? Делают
это потому, что результаты измерений нужно обрабатывать. Математическая
статистика, аппарат которой используется для этого, имеет дело с числами, и
группировать объекты лучше не по словесным характеристикам, а по числам.
3.2. Шкала порядка
Если
какие-то объекты обладают определённым качеством, то порядковые измерения
позволяют ответить на вопрос о различиях в этом качестве. Например,
соревнования в беге на 100 м – это определение уровня развития
скоростно-силовых качеств. У спортсмена, выигравшего забег, уровень этих
качеств в данный момент выше, чем у пришедшего вторым. У второго, в свою
очередь, выше, чем у третьего, и т. д.
Но
чаще всего шкала порядка используется там, где невозможны качественные
измерения в принятой системе единиц. Например, в художественной гимнастике
нужно измерить артистизм разных спортсменок. Тогда он устанавливается в виде
рангов: ранг победителя – 1, второе место – 2 и т. д.
При
использовании этой шкалы можно складывать и вычитать ранги и производить над
ними какие-либо другие математические действия. Однако необходимо помнить, что
если между второй и четвёртой спортсменками два ранга, то это вовсе не
означает, что вторая вдвое артистичнее первой.
3. 3. Шкала интервалов
Измерения
в этой шкале не только упорядочены по рангу, но и разделены определёнными
интервалами. В интервальной шкале установлены единицы измерения (градус,
секунда, и т. д.). Измеряемому объекту здесь присваивается число, равное
количеству единиц измерения, которое он содержит. Например, температура тела
спортсмена А. во время выполнения упражнения оказалась равной 39,0* С,
спортсмена В. -39,5* С.
Обработка
результатов измерений в интервальной шкале позволяет определить, «на сколько
больше» один объект по сравнению с другим (в приведённом выше примере=0,5*).
Здесь можно использовать любые методы статистики, кроме определения отношений.
Связано это с тем, что нулевая точка этой шкалы выбирается произвольно.
3. 4. Шкала отношений
В
шкале отношений нулевая точка не произвольна, и, следовательно, в некоторый
момент времени измеряемое количество может быть равно нулю.
В
этой шкале какая-нибудь из единиц измерения принимается за эталон, а измеряемая
величина содержит столько этих единиц, во сколько раз она больше эталона. Так,
сила в 600 Н, равная 6,6.с, во столько же раз больше основной единицы измерения
– одного ньютона. Результаты измерений в этой шкале могут обрабатываться любыми
методами математической статистики.
Таблица
«Характеристики и примеры шкал измерений»
(по
Дж. Гласу, Дж. Стэнли)
|
Шкала
Похожие работы на - Основы теории измерений
|