22614

Визначення густини твердого тіла. Особливі методи зважування

Лабораторная работа

Физика

Конструкція аналітичних терезів. Коромисло головний елемент терезів це рівноплечий важіль з опорною призмою посередині та шальками терезів 2 на кінцях. Точність терезів у значній мірі залежить від якості опор коромисла тому що тертя між призмою та опорною площиною впливає на результати вимірювань. З метою зменшення тертя шальки терезів на кінцях коромисла навішують через системи вантажепід\'ємних призм та подушок.

Украинкский

2015-01-19

93.5 KB

1 чел.

12

Лабораторна робота.

Визначення густини твердого тіла.

Мета роботи:

                1. Ознайомлення з методами точного зважування на аналітичних терезах.

                2. Ознайомлення з методами визначення лінійних розмірів тіл за допомогою приладів, які мають ноніусні шкали.

                3. Визначення об'єму та густини тіла за результатами вимірювань його лінійних розмірів та маси.

                4. Обрахування похибок результатів проведених вимірювань (прямих та непрямих).

   Прилади та матеріали: штанген-циркуль або мікрометр, аналітичні терези, комплект важків, набір досліджуваних тіл.

  1.  Визначення маси тіла на аналітичних терезах.

Конструкція аналітичних терезів.

У даній роботі використовуються аналітичні терези ВЛА-200, розраховані на граничне навантаження 200 г. Вони призначені для вимірювання маси тіл з точністю до десятих часток міліграма. Терези (мал.1) встановлені на платформі (1) спеціальної металевої вітрини з бічними скляними дверцятами, які можуть відсуватися. Вітрина захищає терези від пилу, повітряних потоків та споряджена регулюючими гвинтами горизонтального установлення платформи. На платформі жорстко закріплена колонка (6) з полірованою агатовою пластинкою (подушкою) на вершині. На пластину спирається ребро опорної стальної призми (9) коромисла (8). Коромисло, головний елемент терезів, - це рівноплечий важіль з опорною призмою посередині та шальками терезів (2) на кінцях.

     Точність терезів у значній мірі залежить від якості опор коромисла, тому що тертя між призмою та опорною площиною впливає на результати вимірювань. З метою зменшення тертя шальки терезів на кінцях коромисла навішують через системи вантажепід'ємних призм та подушок. Щоб захистити призми від зносу, терези у неробочоиу стані повинні бути аретировані (зафіксовані). Аретирування здійснюється обертанням за годинниковою стрілкою ручки (3), розташованій у центрі станини вітрини, так, щоб відчулося легке клацання. Тільки у цьому стані дозволяється установлення та зняття предметів на шальках терезів, а також зберігання терезів. Під час аретирування коромисло терезів за допомогою спеціальних фіксуючих важків піднімається  і опора виявляється ненавантаженою.

      Для зменшення часу коливань коромисла під час зважування застосовуються повітряні заспокоювачі коливань - демпфери (10). Гасіння коливань здійснюється під час руху рухомого металічного стакану, зв'язаного з коромислом, всередині нерухомого стакану, закріпленого на колонці. Подібна конструкція потребує виконання жорстких умов до центровки стаканів. Щоб не порушити центровку та тим самим усунути можливі затирання поверхонь стаканів, рекомендують гирки та досліджувані тіла розміщувати ближче до центрів шальок терезів.

      Для підвищення точності відліку та зменшення втомленості зору під час роботи на аналітичних терезах використовується спеціальний пристрій, який має назву - вейтограф (5). Це оптико-механічна система, яка виводить на освітлений матовий скляний екран зображення шкали терезів. На екрані, як відлікова, позначена вертикальна риска. За допомогою ручки (4) можна переміщувати вейтограф відносно шкали, що дозволяє здійснювати початкове установлення нульової точки відліку. Включення підсвітлення шкали екрану здійснюється обертанням проти годинникової стрілки ручки аретирування (3) під час введення терезів до робочого режиму.

        З метою поліпшення зручності роботи, покращення збереженості важків терези ВЛА-200 мають вмонтовані кільцеві важки. Керування важками здійснюється поворотом лімбів (7), розташованих у верхній правій частині вітрини терезів. При обертанні малого лімба права шалька терезів навантажується від 10 до 90 мг з кроком у 10 мг, а при обертанні великого лімба права шалька навантажується від 100 до 900 мг з кроком у 100 мг. Максимальне навантаження на праву шальку терезів, яке можна дістати за допомогою кільцевих важків, становить 990 мг.

2. Чутливість аналітичних терезів.

Головною характеристикою терезів є їх чутливість - відношення тангенса кута відхилення стрілки терезів до маси важка, який викликав це відхилення. У загальному випадку чутливість залежить від навантаження і у процесі роботи необхідно визначати чутливість ненавантажених терезів перед початком зважування та чутливість навантажених терезів у кінці процедури визначення маси даного тіла. Конструкція терезів ВЛА-200 дозволяє знехтувати деформацією пліч коромисла при навантаженні, а також вважати, що всі ребра призм коромисла лежать у одній площині. Це призводить до достатньо високої сталості значення чутливості при зміненнях навантаження аж до максимального значення (200 г).  За таких умов чутливість визначається як відношення кількості поділок  n, на яку відхиляється стрілка терезів, внаслідок перевантаження правої шальки на m до величини самого перевантажуючого важка:

 =  n  / m ( дел /мг)

  При цьому можна обмежитись одноразовим визначенням чутливості ненавантажених терезів. Величина, зворотня до чутливості, є ціною поділки терезів:

 =  1 /  =  m / n ( мг / дел )

3. Правила користування терезами.

           Головне правило.  Терези повинні знаходитись у аретованому стані і тільки на короткі періоди часу включатися до роботи ( після виконання всіх підготовчих операцій). Крім того, обов'язковими мають бути наступні правила:

   1) не можна торкатися шальок терезів, покладати на них або знімати з них тягарці, якщо терези не аретовані;

   2) тягарці накладати щонайближче до центру шальок;

   3) важки брати пінцетом, після  використання вкладати їх обов'язково до шафи, кожну на своє місце;

   4) не слід повністю звільнювати коромисло за відсутністю достатньої рівноваги шальок, його звільнюють тільки  щоб визначити знак відхилення за шкалою (якщо різниця навантажень мала - показник не виходить за границі шкали терезів); після цього терези відразу аретирують та вирівнюють навантаження;

   5) звільняти та аретирувати коромисло слід поступово, повільно без поштовхів;

   6) зважування робити при зачинених дверцятах;

   7) не слід залишати тягарці у шальках на довгий час, особливо, коли терези не аретировані (запам'ятати показ шкали, аретирувати терези, занотувати показ);

   8) коли зважування закінчене, терези треба аретирувати, тягарці зняти та вкласти у належні місця, зачинити дверцята.

4. Методи точного зважування.

        Просте зважування.   Під цим будемо розуміти таке точне зважування, яке дає шукане значення маси (ваги тіла) у границях чутливості терезів, коли довжина обох пліч коромисла однакова. Порядок точного зважування наступний:

   1) визначення нульової точки терезів;

   2) визначення чутливості терезів та ціни поділки;

   3) виконання самої процедури зважування;

   4) введення поправки на уявну втрату ваги тіла у повітрі (у разі необхідності).

        Розглянемо ці етапи більш докладно.

Нульовою точкою (поділкою) терезів називають положення рівноваги ненавантажених терезів. Практично це риска поділок шкали терезів, навпроти якої встановлюється візуальна лінія на екрані вейтографа, якщо навантаження на шальки відсутнє. Вона зчитується відносно 0 із знаком (+) або (-). Позначимо її l. При користуванні демпферними терезами значення l   визначається після повної їх зупинки. Слід зробити п'ять відліків та взяти їх середнє значення. Кожного разу терези аретирують та потім повільно звільнюють. Для спрощення обрахунків під час зважування краще дійти того, щоб візуальна лінія на екрані вейтографа збігалася з нульовою позначкою шкали ненавантажених терезів (тобто l  = 0). Тарування терезів на нульову позначку оптичної шкали здійснюється переміщенням екрану вейтографа. Якщо переміщення екрану недостатнє для збігання візуальної лінії та нульової позначки, користуються регулюючими гайками рівноваги коромисла. Обертання гайок здійснюється тільки на аретированих терезах. Для визначення чутливості ненавантажених терезів треба підвісити на праву їх шальку вмонтований важок масою 10 мг та занотувати показ шкали l, за яким досягається рівновага шальок. Абсолютна величина відношення (l - l0 ) / 10 (дел/мг) буде відтворювати чутливість ненавантажених терезів, а зворотня величина  10 / ( l - l0 ) (мг/дел) - ціну поділки. Не менш важливо зафіксувати знак відхилення, оскільки у наступних вимірюваннях він буде виконувати роль індикатора перевантаження правої шальки терезів.

         Зважування здійснюють шляхом послідовного накладання грамових важків на шальку терезів, внаслідок чого визначають два числа a та (a + 1) грамів, між якими буде знаходитись маса досліджуваного тіла, якщо вона дорівнює дробу. Для визначення дробної частки числа теж саме роблять з санти - та дециграмовими важками, домагаючись кінцевої рівноваги з показом l1, найближчим до нуля. Потім визначають чутливість (та ціну поділки) навантажених терезів, змінивши на 10 мг навантаження на правій шальці так, щоб нове положення рівноваги l2  було б з іншої сторони від l0  . Ціна поділки навантажених терезів дорівнюватиме 10 /   мг/дел. Виміряна вага тіла Q дорівнює вазі важків PВ  плюс або мінус деякий додаток P. Останній легко визначається з наступних міркувань. Для установлення терезів в нульову точку l0  з положення l1  треба змінити навантаження правої шальки терезів на величину P = ( l1 - l0 ) 10 / (l2 - l1)  . ( Знак P залежить від знаку l1 ). Таким чином,   Q = PВ + Р. Такі ж міркування справджуються відносно маси тіла:

m  =  mВ  +  Р.

Особливі методи зважування.

      Використовуються у тих випадках, коли довжина пліч не є однаковою або якщо необхідно усунути вплив довжини пліч навіть при незначній їх різниці. Якщо довжина пліч неоднакова, то вага важків на одній шальці терезів не буде дорівнювати вазі досліджуваного тіла, яке знаходиться на іншій шальці.

        Застосовують три методи зважування: метод подвійного зважування, метод тарування та метод сталого навантаження.

        Метод подвійного зважування (метод Гауса). Тіло зважується двічі - спочатку на одній шальці терезів, потім на іншій. На підставі теореми про моменти сил, які прикладені до точок підвісу шальок маємо:

      Q L1  =  P1 L2   для першого зважування та

      Q L2   =  P2 L1   для другого зважування, де

      L1,  L2  - довжина пліч коромисла;

      Q   - вага тіла;

      P1  , P2   - ваги важків, які врівноважують тіло під час зважування його на першій та другій шальках відповідно.

   З рівнянь отримуємо:

Q = P1P2

Оскільки величини P1  та  P2  дуже мало відрізняються одна від одної, то користуючись формулою бінома Ньютона можна вважати:

Q = (P1  + P2) /2

Як видно, нерівність пліч коромисла ніяк не впливає на результат зважування. Цей метод, нарівні з застосуванням до досліджуваних тіл, рекомендують для перевірки важків.

    Метод тарування (метод Борда). Зважуване тіло вкладають у праву шальку терезів і врівноважують його тарою, якою може бути мілкий дріб або листове олово. Рівновагу терезів дістають у нульовій точці. Після цього знімають тіло та на його місце вкладають таку ж кількість  гир ( разом з вмонтованими важками ), яка необхідна щоб врівноважити тару. Вага гир в цьому випадку дорівнюватиме вазі тіла. Легко показати, що вплив пліч коромисла при цьому усувається.

               Q L1  =  PT  L2  (перше зважування)

             Q L1  =  PГ  L2 (друге зважування)

PT - вага тари, Q - вага тіла; PГ  - вага гир. Оскільки ліві частини рівнянь однакові, то однакові і праві:

PТ  L2  = PГ  L2  ; звідси: PТ  = PГ

    Метод сталого навантаження (метод Менделєєва). Рекомендується у разі необхідності багатократного зважування. На ліву шальку вкладають граничну для даних терезів гирю (або гирю, зазделегідь важчу за досліджуване тіло). На правій шальці терезів розміщується набір важків, який точно врівноважує гирю, що лежить зліва. Потім частину важків на правій шальці замінюють на досліджуване тіло і знову дістають рівноваги. Вага тіла дорівнює вазі важків, які були на правій шальці у першому випадку, мінус вагу важків, які знаходились на правій шальці поряд з досліджуваним тілом. Проілюструємо це за допомогою рівнянь.

P L1   =  PВ1 L2  - у першому випадку

P L1   =  ( PВ2   + Px1 ) L2 - у другому випадку.

Тут P - вага гирі на лівій шальці терезів;

       Pх1   - вага досліджуваного тіла

       PВ1,  PВ2   - вага важків у першому та другому випадках відповідно. На підставі рівності лівих частин рівнянь:

PВ1 L2  =  ( PВ2 + Px1 ) L2 ,  звідки:

Pх1   =  PВ1 - PВ2

Таким чином вплив пліч на результат вимірювання усувається. Якщо необхідно накопичити статистику для даного тіла можна зробити друге, третє, четверте і т.д. зважування, кожного разу змінюючи кількість та номінали набору важків на правій шальці. Для другого зважування: PL1  =  ( Pb3 + Pb2 ) L2 , звідки

Pх2   = PВ1   -  PВ3 ,

   для третього :                   Pх3   =  1   -  PВ4,  та т.д.

Тут Pх2, Pх3   - як і раніше вага досліджуваного тіла (з індексами номеру вимірювання), Pв3, 4   - вага важків після комбінування кількості та номіналів важків.

        Тобто, після виконання першого вимірювання наступні здійснюються тільки один раз і тільки з використанням правої шальки терезів, що значно скорочує час та зменшує похибку, яка могла б виникати при багатократному зважуванні. Головна ж перевага методу полягає у тому, що навантаження на терези не змінюється, а тому сталою під час кожного вимірювання залишається чутливість терезів.

5. Приклад практичного зважування.

    Як приклад розглянено послідовність дій під час вимірювання маси тіла у декілька грамів методом сталого навантаження.

   1. Вставте у розетку вилку вмикання терезів. Установіть на нуль малий та великий лімби. Перевірте або, у разі потреби, відрегулюйте  горизонтальність установлення платформи терезів.

   2. Обертанням ручки аретирування (проти стрілки годинника) ввімкніть освітлення екрану вейтографа та поступово переведіть терези до робочого режиму.

   3. Установіть нульову точку терезів (пересуванням вейтографа сполучіть візуальну лінію екрану з нулем шкали або прийміть як нуль будь-яку поділку шкали, яка збігається з візуальною лінією неподалік від нуля).

   4. Визначте чутливість ненавантажених терезів, для чого:

   - аретирувати терези;

   - за допомогою малого лімбу навантажити праву шальку терезів на10 мг;

   - занотувати величину відхилення шкали у поділках та знак відхилення, який свідчить про перевантаження правої шальки (повинен бути знак "-");

   - аретирувати терези;

   - обчислити чутливість терезів та ціну поділки, наприклад:

 =  45 под  / 10 мг  =  4,5 под / мг

(якщо шкала відхилилась на 45 поділок);

 = 10 мг / 45 под  =  1 / 4,5 мг / под  =  0,22 мг / под.

5. Врівноважте навантажені терези. Для цього:

   - повернути малий лімб на 0;

   -   вкласти у ліву шальку терезів одну гирю вартістю, скажімо, у 20 г, а на праву - рівноцінний набір важків, наприклад:

10г  +  5г  +  2г  +  2г  +  1г;

   - обережно вивільнюючи та знову аретируючи терези у разі значної швидкості відхилення шкали, за допомогою великого та малого лімбів дістати мінімальне відхилення шкали від нуля;

   -   аретирувати терези;

   6. Запишіть вміст правої шальки, сумарний показ лімбів, величину та знак відхилення шкали до протоколу, наприклад:

                             10г + 5г + 2г + 2г + 1г + 450мг + 4под 0,22 мг/под              (1)

   7. Замість частини важків вкладіть досліджуване тіло.

   8. Врівноважте ваги, для чого:

   - установити лімби на 0;

   - утримуючи в руці ручку аретиру обережно вивільнити терези та визначити знак відхилення, а за ним стан навантаження правої шальки ("-" перевантаження, "+" недовантаження правої шальки);

   - аретирувати терези;

   - видаленням важків дістати недовантаження правої шальки;

   - після отримання стану недовантаження навантажити праву шальку за допомогою лімбів на 990 мг (максимальне навантаження лімбами);

   - обережно вивільнити терези і якщо знак відхилення змінився зробити висновок про можливість компенсації недовантаження за допомогою лімбів у межах 990г (у протилежному випадку додати важки, передчасно зробивши аретирування терезів).

   - аретирувати терези;

   - обережно вивільнюючи та знову аретируючи терези, маніпулюючи лімбами дістати мінімальне відхилення шкали від нуля;

   - аретирувати терези.

   9. Запишіть вміст правої шальки, позначивши видалені важки як mх, сумарний показ лімбів, величину та знак відхилення шкали, наприклад:

                          10г  + mх  + 2г +  2г  + 890 мг  - 14 под 0,22 мг/под              (2)

(відсутні важки вартістю 5г та 1г).

  1.  Підсумуйте перші та другий записи:

                                      Ліва шалька                   Права шалька

                                       1) 20 г                                20,45088 г

                                       2) 20 г                            mх  + 14,88692 г

   11. Визначте шукану масу тіла, враховуючи, що на правій шальці

(1) - (2)  =  0, тобто

20,45088г  -  mх  -  14,88692г  =  0,  або

mх  =  20,45088г  -  14,88692г  =  5,56396г

   12. Замініть набір важків на правій шальці біля досліджуваного тіла (наприклад, замість гири вартістю у 10г поставте 2 гири вартістю у 5г кожна).

   13. Повторіть дії, подані у пунктах 8,9,10, отримавши замість (2) результат (3).

   14. Визначте шукану масу тіла, маючи повний набір важків на правій шальці, з рівняння (1)-(2)=0.

   15. Повторіть дії, подані у пунктах 8, 9, 10, 12, 14, необхідну для накопичення статистики кількість разів (не меншу за 5).

ІІ. Вимірювання лінійних розмірів тіл.

1. Стислі теоретичні відомості.

      У теперішній час наука та техніка мають велику кількість спеціальних пристроїв та приладів, які дозволяють робити вимірювання довжини, кутів, кривини поверхні та інших характеристик, пов'язаних з визначенням розмірів та форми тіл. Найбільш точні з них, так звані компаратори (точність до             1 мікрона), засновані на використанні мікроскопа та інших оптичних пристроїв. При цьому майже завжди відлікові пристрої мають ноніуси та мікрометричні гвинти. У багатьох випадках вимірювання потребують визначення лінійних розмірів тіл з абсолютною точністю у соті або навіть у десяті частки міліметра, що дозволяє користуватися звичайними масштабними лінійками, штангенциркулем, мікрометром. Якщо практична точність визначення лінійних розмірів тіл обмежується точністю у десяті частки міліметра, то найбільш уживаним приладом у цьому випадку є штангенциркуль. Його відлікове обладнання має лінійку (як правило з міліметровим масштабом) та прилеглу до неї додаткову лінійку, яку називають ноніусом, і яка дозволяє підвищити точність вимірювання за міліметровою шкалою у 10-20 разів. Якщо визначення лінійних розмірів треба виконати з точністю до сотих часток міліметра, то ця задача, як правило, розв'язується за допомогою мікрометра. Його відлікове обладнання теж має міліметрову шкалу та сполучену з мікрометричним гвинтом додаткову шкалу, яка дозволяє підвищити точність відліку за міліметровою шкалою у 100-200 разів.

      Прилади, які забезпечують більш значну точність вимірювань, мають достатньо складну конструкцію механічної вимірювальної системи. При цьому їх відлікове устаткування може мати декілька ноніусних шкал, відлік з яких здійснюється за допомогою оптичних систем з властивостями лупи або мікроскопа. Лінійний ноніус - це мала лінійка з поділками, яка переміщується вздовж головної лінійки теж з поділками, яку часто називають масштабом. При цьому, якщо ноніусна лінійка (або просто ноніус) має m поділок, то довжина, яку вони займають повинна мати m-1 поділку головної лінійки (масштабу) (мал.2).

        Наприклад, якщо ноніус штангенциркуля має 10 поділок, то їх сумарна довжина повинна дорівнювати 9мм головної міліметрової шкали; якщо ноніус має 20 поділок, то їх довжина повинна дорівнювати 19мм за головною шкалою і т.д.

        Таким чином, ціна однієї поділки, визначена за головною шкалою, дорівнює

                                                       m-1                1

                                                =            =  1  -           ,

                                                        m                  m

що дозволяє, користуючись ноніусом, робити відліки з точністю до 1/m частки найменшої поділки масштабу (1/10 мм, 1/20 мм у нашому прикладі). Довжина поділок масштабу та число поділок ноніуса, а отже, і точність ноніуса можуть бути самими різноманітними. Нехай x - довжина однієї поділки ноніуса (відстань між сусідніми штрихами), y - довжина найменшої поділки масштабу, яка може мати будь-яке значення (не тільки 1 мм). Тоді xm - сумарна довжина поділок ноніуса, а (m-1)y - числове відтворення цієї довжини у одиницях масштабу. Тобто

xm  =  ( m - 1 ) y.  

Звідки

 x  = y - y/m.

      Величина   x  =  y - x  = y/m  є різницею у довжині однієї поділки масштабу та однієї поділки ноніуса. Її називають точністю ноніуса. Вона визначає максимальну похибку ноніуса. У ряді випадків є можливість з метою підвищення точності зчитування та поліпшення зручності у роботі збільшити довжину однієї поділки ноніуса. Наприклад так:

1 = 2y - y / m, що дає  mХ1  = ( 2m-1 )y

При цьому точністю ноніуса, як і раніше, є величина

Х1 = 2y - Х1 = y / m.

Розглянемо процес вимірювання довжини за допомогою лінійного ноніуса (мал.3). Нехай L - довжина вимірюваного відрізка. Сполучимо з його початком нульову поділку головного масштабу. Нехай, при цьому, кінець відрізка опиниться між k та (k+1)-ю поділками цього масштабу. Тоді можна написати:

L = ky + L,  де

L - поки ще невідома частка  к-ої поділки масштабу. Прикладемо тепер до кінця відрізка L наш ноніус так, щоб нуль ноніуса збігався з кінцем цього відрізка. Тому що довжина поділки ноніуса не дорівнює довжині поділки масштабу, на ноніусі обов'язково знайдеться така поділка n, яка буде найближчою до відповідної (k+n)-ої поділки масштабу (де n - деяка кількість поділок масштабу). Як видно з мал.3

L  =  ny  -  nx  =  n ( y - x ) = nХ ,  

і уся довжина дорівнюватиме

L  =  ky  +  nХ  або  L  =  ky  +  ny / m,

що можна зформулювати наступним чином:

         Довжина відрізка, вимірювана за допомогою ноніуса, дорівнює кількості цілих поділок масштабу плюс точність ноніуса, помножена на номер поділки ноніуса, яка найкращим чином збігається з деякою поділкою масштабу.

        Доволі значна точність зчитування показів з ноніусної шкали базується на здатності ока чітко фіксувати факт збігання штрихів ноніуса та масштабу. Одна з поділок ноніуса обов'язково збігається з якоюсь поділкою масштабу при будь-якому положенні ноніуса відносно масштабу. На цьому заснована принципова можливість вимірювання будь-якого лінійного розміру.

      Круговий ноніус принципово нічим не відрізняється від лінійного. З назви зрозуміло, що ноніус та масштаб, взаємно переміщуються по колах (або дугах кіл).

      Мікрометричний гвинт застосовується у багатьох приладах для підвищення точності вимірювання лінійних розмірів. За умови повного обертання гвинта навколо своєї осі він робить поступне переміщення на відстань, яка зветься кроком гвинта. Якщо на жорстко поєднаному з гвинтом барабані нанести m поділок, то обертанню гвинта на одну поділку буде відповідати його поступне переміщення на відстань h/m. Ця відстань називається ціною поділки барабану мікрометричного гвинта та визначає його точність. Похибка мікрометричного гвинта дорівнює половині його точності.  Крок гвинта звичайно дорівнює 1 мм або 0,5 мм. Якщо при цьому  барабан має, наприклад, 100 поділок, то точність гвинта дорівнюватиме 0,01 мм або 0,005 мм відповідно. Мікрометричний гвинт є головною частиною мікрометра.

2. Опис приладів.

      Штангенциркуль (мал.4) складається з двох частин: нерухомої або штанги 1 та рухомої - рамки 5. На штангу, яка закінчується двома вимірювальними ніжками 2 та 7, наносять головний масштаб L. Рамка, яка має вимірювальні ніжки 3 та 6, може рухатись вздовж штанги та закріплюватись на ній за допомогою затискуючого гвинта 4. На нижній ухиленій частині рамки наносяться поділки ноніуса. Нульові поділки штанги та ноніуса збігаються коли ніжки 6 та 7 доторкаються одна до одної. Вимірювальні площини всіх ніжок паралельні між собою та орієнтовані строго перпендикулярно штанзі. Ніжки 6, 7 використовуються для вимірювань зовнішніх розмірів, ніжки 2, 3 - внутрішніх. Крім того, ніжки 2, 7 виконують роль упору під час переміщення рамки. На лицевій поверхні штанги або рамки (залежно від конструкції) наносяться цифри, які характеризують точність штангенциркуля (найчастіше це 0,1 мм або 0,05 мм).

        Під час вимірювань, наприклад, зовнішніх розмірів тіло злегка затискують вимірювальними ніжками 6, 7; рамка за допомогою затискуючого гвинта закріплюється до штанги; за шкалами масштабу та ноніуса зчитується результат. Джерелом похибок є, головним чином, нещільне прилягання площин вимірювальних ніжек до площин досліджуваного тіла, яке має місце внаслідок нерівностей, пов'язаних з чистотою обробки поверхонь тіла. При грубій обробці для більш точного визначення розміру необхідно зробити вимірювання декілька разів та, по можливості, у декількох місцях, узявши як розмір середнє арифметичне значення. Якщо чистота обробки поверхні тіла настільки висока, що різниця декількох вимірювань даного розміру, зроблених поспіль, не виявляється, то похибкою вимірювання вважають точність інструменту.

          Мікрометр (мал.5) призначений для вимірювань невеликих діаметрів тіл, дротів, товщин платівок, та т.ін. Він має вигляд лещат, у яких за допомогою мікрометричного гвинта А затискується предмет вимірювання. На стержні гвинта А є барабан С з нанесеною на нього шкалою. При затиснутому гвинті нуль барабану стоїть навпроти нуля лінійної шкали Д. Досліджуване тіло розміщують між гвинтом та протилежним йому упором, потім, обертаючи гвинт за головку В, доводять його до контакту з тілом. За лінійною шкалою зчитують міліметри, а за шкалою барабану - соті частки міліметра. На поверхні станини мікрометра, яка має форму підкови, вказується його точність.

          Головним джерелом похибок є нерівномірність натискування гвинта на досліджуване тіло. Для запобігання цьому недоліку мікрометри мають специфічне устаткування, яке не дозволяє робити дуже сильні натискування. Заключне натискування роблять тільки ручкою В цього устаткування до виникнення слабкого клацання. Після цього обертання ручки В недоцільне, а барабану - неприпустиме.

ІІІ. Завдання.

     1. Виміряти лінійні розміри досліджуваного твердого тіла правильної геометричної форми.

     2. Визначити масу тіла шляхом зважування на аналітичних терезах.

     3. Обрахувати за відповідною геометричною формулою об'єм тіла, користуючись результатами вимірювання його лінійних розмірів.

     4. Визначити густину матеріалу, з якого зроблене досліджуване тіло.

     5. Визначити абсолютну похибку результату вимірювання густини, відповідну довірчій імовірності    = 0,95. Об'єм контрольної виборки n   5.

ІV. Рекомендації до обробки результатів

вимірювань.

     1. Результати прямих вимірювань (лінійних розмірів та маси) обробляються за зразковою схемою з визначенням коефіцієнта Стюдента для довірчої імовірності   = 0.95.

     2. Для обробки результатів непрямих вимірювань об'єму та густини вивести формулу для визначення їх середніх квадратичних похибок, користуючись частинним диференціюванням, та визначити .

         .

     3. Обробку результатів непрямих вимірювань зручно здійснити за загальною формулою густини ( вміщує формулу об'єму) з наступним визначенням середньої квадратичної похибки густини на підставі частинного диференціювання. Такий підхід дозволяє розділити внесок похибок прямих вимірювань маси та лінійних розмірів при аналізі сумарної похибки непрямих вимірювань густини.

Література.

     1. Физический практикум. Механика и молекулярная физика. Под редакцией В.И.Ивероновой, - М, Наука, 1967, стор.40-51, 63-75.

     2. Загальна фізика. Лабораторний практикум. За загальною редакцією І.І.Горбачука, К, "Вища школа", 1992, стор. 33-56.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

20358. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ УМНОЖИТЕЛИ ЧАСТОТЫ 47.5 KB
  ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ УМНОЖИТЕЛИ ЧАСТОТЫ 17. Транзисторный умножитель частоты 17. Диодные умножители частоты 17. Назначение принцип действия и основные параметры Умножители частоты в структурной схеме радиопередатчика см.
20359. СУММИРОВАНИЕ МОЩНОСТЕЙ СИГНАЛОВ СВЧ ГЕНЕРАТОРОВ 95.5 KB
  СУММИРОВАНИЕ МОЩНОСТЕЙ СИГНАЛОВ СВЧ ГЕНЕРАТОРОВ 18. Способы суммирования мощностей сигналов 18. Суммирование мощностей сигналов с помощью многополюсной схемы 18. Суммирование мощностей сигналов с помощью ФАР 18.
20360. АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ 94.5 KB
  Виды модуляции 19. Виды модуляции Модуляцией называется процесс управления одним или несколькими параметрами колебаний высокой частоты в соответствии с законом передаваемого сообщения. Классифицировать методы модуляции можно по трем признакам в зависимости: – от управляемого параметра высокочастотного сигнала: амплитудная AM частотная ЧМ и фазовая ФМ; – числа ступеней модуляции: одно двух трехступенчатая; – вида передаваемого сообщения – аналогового цифрового или импульсного непрерывная со скачкообразным изменением...
20361. Однополосная АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ 54 KB
  Нелинейные искажения сигнала при амплитудной модуляции. Структура ОБП сигнала 20. Усиление ОБП сигнала в двухканалыюм усилителе 20. Формирование ОБП сигнала 20.
20362. ЧАСТОТНАЯ И ФАЗОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ 111 KB
  Спектр сигнала при частотной и фазовой модуляции. Основные определения Поскольку мгновенная частота t с фазой t сигнала связана соотношением: 21. При частотной модуляции ЧМ мгновенная частота сигнала изменяется по закону модулирующего сигнала при фазовой ФМ фаза.7 следует что при частоте модулирующего сигнала =const отличить ЧМ от ФМ не представляется возможным.
20363. ЧАСТОТНАЯ И ФАЗОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ дискретных сообщений 63.5 KB
  Частотная и фазовая модуляция дискретных сообщений При передаче дискретной в том числе цифровой кодированной информации комбинации двоичных сигналов состоящей из логических 1 и 0 модуляцию называют манипуляцией сигнала а устройство реализующее данный процесс как модулятором так и манипулятором. Три названных способа манипуляции ВЧ сигнала имеют разный уровень помехоустойчивости определяемой как вероятность ошибки принятого символа на выходе приемника от соотношения мощностей полезного сигнала и белого шума на входе демодулятора.1...
20364. ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ 116.5 KB
  Излучаемый РПДУ сигнал модулированный последовательностью прямоугольных импульсов показан на рис. Рис. При периодической последовательности прямоугольных импульсов рис.l где Е амплитуда импульса рис.
20365. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ГЕНЕРИРОВАНИЯ И УСИЛЕНИЯ ВЧ И СВЧ КОЛЕБАНИЙ 209 KB
  ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ГЕНЕРИРОВАНИЯ И УСИЛЕНИЯ ВЧ И СВЧ КОЛЕБАНИЙ Классификация и физический механизм работы ВЧ и СВЧ генераторов Генератор на электровакуумном приборе Генератор на биполярном транзисторе Генератор на полевом транзисторе Генератор на диоде Клистронный генератор Генератор на лампе бегущей волны Время взаимодействия носителей заряда с электромагнитным полем Принципы синхронизма и фазировки носителей заряда с электромагнитным полем Мощность взаимодействия носителей заряда с электромагнитным полем 3. В основе работы всех типов...
20366. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ВЧ ГВВ 136 KB
  ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ВЧ ГВВ 10. Согласующие цепи в узкополосных ВЧ транзисторных генераторах 10. Согласующие цепи в широкополосных ВЧ генераторах 10. Обобщенная схема ГВВ Назначение входной цепи состоит в согласовании входного сопротивления транзистора Zвх с источником возбуждения.