Последовательность организации эксперимента - Основы научных исследований
Для всех видов физических экспериментов последовательность их организации стандартизована и состоит из следующих этапов:
- 1. Аналитический (литературный) обзор ранее проведенных иследований. Проводится во избежание дублирования уже известных результатов, а также с целью получения информации для отработки методики данного эксперимента. Осуществляется поиском публикаций по теме исследования в реферативных журналах или в Internet'е с последующим изучением первоисточников. 2. Выбор зависимых переменных (откликов). Количество откликов должно быть достаточным для полного описания поведения объекта в аспекте данного исследования. Отклики должны быть однозначными, количественными и иметь ясный физический смысл.
Однозначность Необходима для предотвращения неопределенности при постановке эксперимента. Например, параметр "пластичность", характеризующий способность металла остаточно деформироваться без разрушения, является неоднозначным (и не количественным), т. к. разные металлы по разному испытываются на пластичность. Для хрупких металлов однозначным параметром является относительное удлинение, а для пластичных - относительное сужение.
Количественность означает возможность измерения данного параметра посредством сопоставления его величины с эталоном. Качественные параметры в технике не имеют большой ценности, т. к. обычно несут незначительное количество информации.
Ясный физический смысл параметра необходим при интерпретации результатов эксперимента. Физически бессмысленными часто оказываются безразмерные критерии подобия в модельных экспериментах, что не позволяет понять механизм исследуемого явления.
3. Выбор независимых переменных (факторов). Как и отклики, факторы должны быть однозначными, количественными и иметь ясный физический смысл. Однако при их выборе нет таких жестких ограничений по количеству, как при выборе откликов.
В идеале эксперимент должен учитывать все факторы, влияющие на данный объект исследования. Но таких факторов всегда оказывается слишком много (теоретически - бесконечно много), что существенно затрудняет проведение эксперимента. Практически, однако, далеко не все факторы существенно влияют на отклики. Влияние большинства оказывается меньшим, чем требуемая точность эксперимента. Такие факторы называются несущественными и их следует отсеивать, т. е. исключать из эксперимента. Чтобы вместе с несущественными не потерять и существенные факторы, рекомендуется следующая процедура:
- - записать все факторы, которые в принципе могут влиять на отклик; - ранжировать их, т. е. расположить по убыванию степени влияния на отклик, используя априорную (доопытную) информацию из аналитического обзора или специальных отсеивающих экспериментов. Результат можно представить в виде условной диаграммы, которая, как правило, имеет вид, показанный на рисунке 4.2;
Рисунок 4.2 Диаграмма ранжирования факторов
- отобрать несколько первых, наиболее существенных факторов, исходя из компромисса между требованием полноты будущей математической модели и имеющимися у исследователя возможностями.
Полнота модели может быть проверена после окончания эксперимента расчетом множественного коэффициента корреляции.
- 4. Приведение переменных процесса к безразмерному виду. Процедура обязательная для модельных экспериментов и желательная - для натурных, т. к. увеличивается общность результатов исследования. 5. Составление плана эксперимента. Только для активных экспериментов. 6. Проведение эксперимента. 7. Статистическая обработка экспериментальных данных. Процедура, в результате которой устанавливаются точность и достоверность полученных данных, а также качество найденной математической модели объекта исследования. 8. Интерпретация (истолкование) результатов эксперимента. Необходима для выяснения механизма функционирования объекта исследования. Это дает более глубокое понимание данного явления и часто наталкивает на открытие новых, ранее не известных закономерностей.
Похожие статьи
-
Требования к современному эксперименту - Основы научных исследований
В данном курсе под физическим экспериментом будем понимать любое взаимодействие с внешними объектами, направленное на получение новой информации. Поэтому...
-
Основные предпосылки регрессионного анализа - Основы научных исследований
Методика РА создана с использованием некоторых предпосылок. Если они не выполняются, то корректное выполнение всех процедур РА приведет к неверным...
-
Виды физических экспериментов - Основы научных исследований
Все физические эксперименты подразделяются на активные и пассивные, натурные и модельные (рис.4.1). Таким образом всего имеется четыре вида...
-
После проведения регрессионного анализа получается модель объекта исследований в виде некоторой функции. В простейшем случае линейной регрессии она имеет...
-
Эксперименты физические и математические - Основы научных исследований
Эксперимент (от лат. experimentum - проба, опыт) - метод познания, при помощи которого в контролируемых условиях изучаются явления имманентного мира. В...
-
Нелинейный регрессионный анализ, Множественный регрессионный анализ - Основы научных исследований
Линейные по параметрам регрессионные модели можно использовать для аппроксимации нелинейных зависимостей путем их линеаризации с помощью базисных...
-
Статистический характер экспериментальных исследований Любое экспериментальное исследование, в конечном итоге, сводится к изучению причинно-следственных...
-
Множественный коэффициент корреляции - Основы научных исследований
Задача определения интенсивности или, как ее еще называют, тесноты связи между более чем двумя переменными относится к множественному корреляционному...
-
Генеральная совокупность и выборка - Основы научных исследований
Распределение случайной величины содержит всю информацию о ее статистических свойствах. Много ли нужно знать значений случайной величины, чтобы построить...
-
Объект исследования и его модель - Основы научных исследований
Объект исследования - это первичное, не сводимое к более простым, понятие. Поэтому дать его общее определение невозможно. Однако можно указать примеры...
-
Введение, Что такое наука - Основы научных исследований
Что такое наука Развитие металлургии вообще и обработки металлов давлением в частности требует создания новых технологий и оборудования, которое...
-
Методы отбора выборок - Основы научных исследований
Известны три метода отборок выборок: случайный, систематический и комбинированный. В результате случайного отбора получается случайная выборка. Выборка...
-
Постановка задачи регрессионного анализа - Основы научных исследований
Основное назначение Регрессионного анализа (РА) - получение по экспериментальным данным зависимостей, аппроксимирующих эти данные в виде алгебраических...
-
Физическое моделирование - Основы научных исследований
Физическими моделированием называется изучение свойств явлений или процессов на физических моделях, заменяющих собою объект, который в таком случае...
-
Корреляция и регрессия Вспомним, что зависимости называются вероятностными или стохастическими, если каждому набору факторов Х I соответствует множество...
-
Статистическая обработка результатов эксперимента - Основы научных исследований
Включает в себя определение дисперсии эксперимента, проверку постоянства дисперсии воспроизводимости и определение абсолютных и относительных...
-
Выборочные распределения, Распределение Стьюдента - Основы научных исследований
Выборочное распределение - это распределение какой-либо статистики, полученное в результате отбора различных случайных выборок из одной и той же...
-
Случайные события и случайные величины - Основы научных исследований
Вероятностные закономерности проявляются только в массовых явлениях, т. е. когда один и тот же объект изменяет свое состояние многократно или когда...
-
Научная теория и ее структура - Основы научных исследований
Теория - система логически непротиворечивых верифицируемых высказываний, в идеале имеющая аксиоматическую структуру и полностью соответствующая всем...
-
Рекомендуемая литература - Основы научных исследований
1. Філіпенко А. С. Основи наукових досліджень. К.: Академвидав, 2005. 207 с. 2. Чижиков Ю. М. Теория подобия и моделирование процессов ОМД. М.:...
-
Проверка нормальности распределения - Основы научных исследований
Асимметрия и эксцесс позволяют произвести приближенную проверку нормальности распределения. Очевидно, что симметричное и не имеющее эксцесса унимодальное...
-
Параметры эмпирических распределений - Основы научных исследований
По опытным (эмпирическим) данным строятся распределения исследуемых случайных величин. Функции плотности Р(х) таких распределений могут иметь один...
-
Распределение (хи-квадрат) - Основы научных исследований
Это распределение, называемое также распределением Пирсона, используется при изучении вероятностных свойств выборочных дисперсий. Если S2(x) - дисперсия...
-
Метод наименьших квадратов - Основы научных исследований
Пусть проведен однофакторный эксперимент, в котором исследована зависимость У от Х . Установлено, что основные предпосылки регрессионного анализа...
-
Математическое ожидание - Основы научных исследований
Интегральная и дифференциальная функции распределения являются исчерпывающими статистическими характеристиками любой случайной величины. Однако многие...
-
Метод максимального правдоподобия - Основы научных исследований
Разработан Р. Фишером. Пусть Х 1 ,х 2 ...х N - выборка из генеральной совокупности случайной величины Х с функцией плотности вероятности Р(х, и),...
-
Статистики, Свойства оценок - Основы научных исследований
Любая функция от элементов выборки называется Статистикой . Следовательно, точечная оценка также является статистикой. Однако не всякая статистика может...
-
Типы оценок, Интервальное оценивание - Основы научных исследований
Оценки бывают двух типов - точечные и интервальные. Оценка называется точечной, если в результате оценивания получается значение неизвестного параметра в...
-
Проверка статистических гипотез - Основы научных исследований
Для проверки статистических гипотез используются статистики, называемые статистическими критериями или иначе - критериями значимости. В частности, для...
-
Распределение Фишера, Статистические гипотезы - Основы научных исследований
Служит для сравнения дисперсий разных статистических совокупностей разных случайных величин Х 1 и Х 2 . Ему подчиняется статистика (10.5) Где S2(x 1 ) >...
-
Математическое моделирование - Основы научных исследований
Выше уже указывалось, что Математическое моделирование - это получение решений уравнений, составляющих математическую модель объекта, при изменении...
-
Основные понятия и определения планирования и организации эксперимента Планирование эксперимента - это процедура выбора числа и условий проведения...
-
Дисперсия - Основы научных исследований
Степень рассеивания случайной величины относительно центра распределения характеризуется Дисперсией (от лат. dispersio - рассеивание). Дисперсия - это...
-
Коэффициент корреляции - Основы научных исследований
Если между случайными величинами Х и У существует линейная корреляционная зависимость (рис. 12.5 а, б,г), то интенсивность корреляционной связи...
-
Основные задачи статистики - Основы научных исследований
Назначение статистических методов состоит в том, чтобы по выборкам ограниченного объема делать обоснованные выводы о свойствах генеральных совокупностей,...
-
Интегральная и дифференциальная функции распределения - Основы научных исследований
Наиболее общей формой задания распределения случайных величин является Интегральная функция распределения . Она определяет вероятность того, что...
-
Нормальное распределение - Основы научных исследований
В классической математической статистике чаще всего используется т. н. нормальное распределение или распределение Гаусса-Лапласа. В естествознании и...
-
Коэффициент частной корреляции - Основы научных исследований
Показывает интенсивность связи между двумя переменными при фиксировании или исключении влияния остальных переменных. Пусть имеет место множественная...
-
Возникновение и развитие теории - Основы научных исследований
Возникновение теории является завершающим этапом некоторой стадии развития научной дисциплины. Начальная стадия состоит в накоплении экспериментальных...
-
Научный метод. Практические и теоретические аспекты - Основы естественно-научных знаний
Одним из основных методов естествознания является научный метод познания, включающий в себя определенный ряд этапов изучения объектов: наблюдение,...
Последовательность организации эксперимента - Основы научных исследований