Результат измерения физической величины всегда отличается от ее истинного значения, наиболее точно отражающего соответствующую физическую характеристику.

Действительное значение (результат измерения) - значение физической величины, найденное экспериментально.

При прямых измерениях отклонение действительного значения величины от ее истинного значения вызывают следующие факторы:

• ограниченная точность измерительного прибора, связанная с несовершенством его конструкции и определяемая ценой деления шкалы прибора;
• непостоянство внешних условий опыта (например, колебания температуры и давления воздуха);
• несовершенные действия экспериментатора (например, запаздывание включения секундомера, ошибочный отсчет длины из-за несовпадения положения уровня глаз наблюдателя и делений на шкале прибора).

При косвенных измерениях отклонения действительного значения величины от ее истинного значения является следствием таких факторов как:

• неточность метода измерения, т.е. идеализация условий протекания эксперимента (например, при изучении движения тела не учитывается сопротивление воздуха);
• неполное соответствие исследуемого объекта используемой упрощенной физической модели (например, брусок может не быть идеальным параллелепипедом из-за наличия закруглений на ребрах и вершинах).

Точность измерений определяется близостью действительного значения физической величины к истинному. Отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины называется погрешностью измерения. Качество измерений физической величины характеризует абсолютной и относительной погрешностью.

Абсолютная погрешность при однократном прямом измерении равна приборной погрешности (Δα = Δα_пр). Приборная (экспериментальная) погрешность - погрешность средств измерения. Абсолютную погрешность выражают в единицах измерения измеряемой величины. Чем меньше абсолютная погрешность измерения, тем точнее оно выполнено.

Любой прибор позволяет проводить измерения лишь с определенной точностью. Для средств измерения с линейной шкалой (линейка, измерительная лента, динамометр) приборная погрешность принимается равной половине цены деления шкалы. Для измерительных приборов с нониусом (штангенциркуль, микрометр) приборная погрешность равна цене деления нониуса. Секундомер имеет приборную погрешность, равную цене его деления.

Результат однократного прямого измерения принято записывать  в виде α = α_изм ± Δα (1), где α_изм - измеренное значение физической величины α_изм, Δα = Δα_пр.

Двойной знак ± перед абсолютной погрешностью означает, что истинное значение измеряемой величины лежит в интервале (α_изм - Δα, α_изм + Δα).

Относительная погрешность при однократном прямом измерении - безразмерная величина, равная отношению абсолютной погрешности к измеряемому значению физической величины: ε = Δα/α_изм (2)

Точность измерений различных физических величин сравнивают по их относительным погрешностям. Чем меньше относительная погрешность, тем выше точность измерения.

Предположим, что расстояние от Земли до Солнца l₁=1,5·10⁸ км измеряется с абсолютной погрешностью Δl₁=15 км, а длина комнаты l₂=10 м - с абсолютной погрешностью Δl₂=1 мм. Относительная погрешность первого измерения ε₁=10^-7, а второго - ε₂=10^-4. Это означает, что точность первого измерения в 1000 раз больше, чем второго, так как ε₁/ε₂ = 1/1000