42440

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЁРДОГО ТЕЛА ПРАВИЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ

Лабораторная работа

Физика

Для измерения линейных величин пользуются различными приборами. Измерения длины производят также масштабными линейками. Если измерения длины выполняют с точностью до долей миллиметра то пользуются вспомогательной шкалой измерительного прибора нониусом.

Русский

2013-10-29

207 KB

17 чел.

ФГОУ ВПО «КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА ФИЗИКИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 101

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЁРДОГО ТЕЛА ПРАВИЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ

Методическое указание к выполнению лабораторной работы по курсу общей физики для студентов инженерно-технических специальностей

Калининград

2006

ОЗНАКОМЛЕНИЕ СО СПОСОБАМИ  ИЗМЕРЕНИЯ  И  ОБРАБОТКОЙ РЕЗУЛЬТАТОВ

           1. КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

           1.1.  ИЗМЕРЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Измерить какую-либо величину - значит узнать, сколько раз заключается в ней величина, принятая за единицу меры. Непосредственно измерять величину (прямое измерение) приходится редко. В большинстве случаев выполняют не прямое измерение данной физической величины, а косвенное - через величины, связанные с измеряемой физической величиной определённой функциональной зависимостью.

Более подробное изложение теории измерений см. в методическом указании  № 100.

1.2.  ИЗМЕРЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ВЕЛИЧИН

Для измерения линейных величин пользуются различными приборами. Простейшие из них  -  штангенциркуль и микрометр.

Измерения длины производят также масштабными линейками. Величина наименьшего деления такой линейки называется ценой деления.  Обычно цена одного деления линейки равна  I мм.

Если измерения длины выполняют с точностью до долей миллиметра, то пользуются вспомогательной шкалой измерительного прибора - нониусом. Нониусом называется дополнение к обычному масштабу линейки, микрометра и т.д., позволяющее повысить точность измерения в 10 - 20 раз. Линейный нониус представляет собой небольшую линейку, скользящую вдоль масштаба. На этой линейке  нанесена  шкала, состоящая  из  m  делений (рис. 1). Суммарная длина всех её m  делений равна  (2m-1)  наименьшим делениям основного масштаба, то есть

                                                 m x = (2m -1) y   ,

 где    x  - длина деления нониуса;

         y - длина наименьшего деления масштаба, которая, вообще говоря, может иметь любое значение . Отсюда    ,  а разность в длине делений шкалы и нониуса, которая называется точностью нониуса, равна

                                                                                                                             (1)

Эта величина и определяет собой максимальную погрешность нониуса.

Рассмотрим процесс измерения   при помощи линейного нониуса. Пусть  L -    - измеряемый отрезок (рис.2). Совместим с его началом нулевое деление основного масштаба. Пусть при этом конец его окажется между К и ( К + I ) - ым делением этого масштаба. Тогда можно записать    L = k y + ΔL,  где  ΔL - неизвестная пока ещё доля К-го деления масштаба.

  Приложим теперь к концу отрезка  L наш нониус так, чтобы нуль нониуса совпал с

Рис.1

Рис.2

концом этого отрезка. Так как деления нониуса не равны делениям масштаба, то  на нём обязательно найдётся  такое деление  n, которое будет ближе всего подходить к соответствующему (k + n) – му делению масштаба. Как видно из рис.2,  Δ L = n yn x =  n (y – x) = n Δ x  и вся длина будет равна  L = k y + n Δ x  или, согласно  (1)

                                                        ,                                                     (2)                                                                 

что можно сформулировать так: длина отрезка, измеряемого с помощью нониуса, равна числу целых делений масштаба плюс точность нониуса, умноженная на номер деления нониуса, совпадающего с некоторым делением масштаба.

1.3. МИКРОМЕТР

Микрометр имеет вид тисков, в которых измеряемый объект зажимается с помощью винта. Ход винта равен, как правило, I мм или 0,5 мм.

         На стержне винта  А укреплён барабан С с  нанесённой на нём шкалой, имеющей 50 или 20 делений. При зажатом винте нуль барабана  стоит против нуля линейной шкалы  Д.  Измеряемый предмет помещают между винтом и противоположным ему упором, затем, вращая винт, доводят его до соприкосновения с

Рис. 3

исследуемым предметом. По линейной шкале отсчитывают миллиметры, а по шкале барабана -сотые доли миллиметра. Например, на рис. 3 показания микрометра равны 3,62 мм.

1.4. ШТАНГЕНЦИРКУЛЬ

Отсчётным приспособлением у всех конструкций штангенциркуля и других штангенинструментов служит шкала и линейный нониус. Цена деления основной шкалы штангенциркуля равна I мм. Нониусы штангенциркулей изготавливаются таким образом, что  К = 1, 2, 3. Погрешность нониусов обычно равна  0,1; 0,05; 0,02 мм.

Нониус укреплён в подвижной рамке, скользящей вдоль основной шкалы штангенциркуля. При нулевом показании инструмента нуль нониуса совпадает с нулевым штрихом основной шкалы. На рис.4 показан пример измерения наружного диаметра трубки одной из разновидностей штангенциркуля.

В случае использования штангенциркуля, не имеющего выступов 3, измерение внутреннего диаметра  выполняется  нижними выступами. В этом случае к отсчитанному размеру необходимо прибавить суммарную толщину выступов, указанную на одном из них в миллиметрах.

                                                                  

2. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

           2.1. Устройство микрометра и штангенциркуля.

           2.2. Чему равна ошибка прямого измерения при использовании микрометра и штангенциркуля?

           2.3. Плотность, единица её  измерения  в системе "СИ".

           2.4. Расчёт погрешностей измерений.

           3. ЛИТЕРАТУРА

           3.1. Физический практикум под ред. проф. Ивероновой.

           3.2. Практикум по курсу общей физики. Маисовой.-изд.1963.-С.21-31.

           3.3. Практикум по физике Кортнева, Рублева, Куценко.-Изд.1961. С.30-36,52-56.

           3.4. Математическая обработка результатов измерений. Методические указания для студентов инженерных специальностей высших учебных заведений, Калининград, 1983. Никулин Н.М.,Федянин В.Е. (МОРИ).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № IOI

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЁРДОГО ТЕЛА ПРАВИЛЬНОЙ     ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ

             Цель работы: измерение размеров штангенциркулем и определение плотности        твёрдого тела  правильной  геометрической формы.

         Приборы  и  реквизит:  штангенциркуль, деталь, таблица масс.

                            

             1. ПОРЯДОК РАБОТЫ

         Упражнение  I.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ПЛОТНОСТИ  ВЕЩЕСТВА  ТРУБКИ

Определить объём трубки при помощи штангенциркуля. Для этого необходимо измерить внешний D1 и внутренний диаметр D2 трубки, а также её высоту h. Все измерения, количество которых задаёт преподаватель,  необходимо выполнить  n раз. Результаты занести в таблицу  I.

                                                                                                                                                       Таблица  I

Колич.

изм., n

  D1i,

  мм

D1-   D1i

   мм

(‹D1›-D1i)2

  мм2

  D2i,

  мм

D2- D2i

  мм

(‹D2›-D2i)2

   мм2

   hi,

  мм

h-  hi

  мм

(‹h›- hi)2

  мм2

    1

    2

    «

D1=

=

D2=

=

h=

=

Знаком ‹ › здесь и далее обозначены средние значения измеряемых величин. Плотность вещества трубки определяется по формуле

                                                         ,                                (1)                      

  (1)

(1)

Упражнение 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ВЕЩЕСТВА                          

                                    ПЛАСТИНКИ

         

Выполнить эскиз выданной детали с указанием буквенных обозначений габаритов, записать её номер.

         Измерить штангенциркулем длину a, ширину b и толщину h пластинки. Измерения выполнить заданное преподавателем n раз, полученные данные занести в таблицу 2. Массу m пластинки найти по номеру детали в таблице масс. По формуле (2) определить плотность вещества пластинки, полученное значение сравнить с табличным.                                                                                                                                   

                                                                                                                                                                                                     Таблица 2

Колич

измер

   n

 ai,

мм

a›-ai,

 мм

(‹a›-ai)2,

  мм2

 bi,

мм

b›-bi ,

  мм

(‹b›-bi)2,

  мм2

 hi ,

мм

h-hi ,

 мм

(‹h›-hi)2,

  мм2

    I

   2

   «

a›=

∑=

b›=

∑=

h›=

∑=

Среднее значение плотности вещества пластинки определяется по формуле

                                                                                                 (2)

Рассчитать для обоих упражнений погрешности прямых измерений всех величин и погрешности косвенных измерений величин плотностей. Для расчётов принять значение доверительной вероятности равным 0,95. При проведении расчётов руководствоваться методическим указанием №100. Ответы дать в единицах измерения системы «СИ».


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24977. Кристаллические и аморфные тела. Упругие и пластические деформации твердых тел 24 KB
  Твердые тела. Кристаллические тела. Аморфные тела.
24978. Работа в термодинамике. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Применение первого закона к изопроцессам. Адиабатный процесс 29.5 KB
  Существуют два способа изменения внутренней энергии: теплопередача и совершение механической работы например нагревание при трении или при сжатии охлаждение при расширении. Теплопередача это изменение внутренней энергии без совершения работы: энергия передается от более нагретых тел к менее нагретым. Теплопередача бывает трех видов: теплопроводность непосредственный обмен энергией между хаотически движущимися частицами взаимодействующих тел или частей одного и того же тела; конвекция перенос энергии потоками жидкости или газа и...
24979. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Закон сохранения электрического заряда 31 KB
  Способность электрических зарядов как к взаимному притяжению так и к взаимному отталкиванию объясняется существованием двух видов зарядов. алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной: q1 q2 . Появление и исчезновение электрических зарядов на телах в большинстве случаев объясняется переходами элементарных заряженных частиц электронов от одних тел к другим. Законы взаимодействия неподвижных электрических зарядов изучает электростатика.
24980. Работа и мощность в цепи постоянного тока. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи 26 KB
  Работа тока. В электрическом поле из формулы определения напряжения U = A q легко получить выражение для расчета работы переноса электрического заряда А = Uq так как для тока заряд q = It то работа тока: А = Ult или А = I2R t = U2 R t. При прохождении тока по проводнику количество теплоты выделившейся в проводнике прямо пропорционально квадрату силы тока сопротивлению проводника и времени прохождения тока.
24981. Магнитное поле, условия его существования. Действие магнитного поля на электрический заряд и опыты, подтверждающие это действие. Магнитная индукция 54 KB
  Магнитное взаимодействие движущихся электрических зарядов согласно представлениям теории близкодействия объясняется следующим образом: всякий движущийся электрический заряд создает в окружающем пространстве магнитное поле. Магнитное поле особый вид материи который возникает в пространстве вокруг любого переменного электрического поля. С современной точки зрения в природе существует совокупность двух полей электрического и магнитного это электромагнитное поле оно представляет собой особый вид материи т.
24982. Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводниковые приборы 31.5 KB
  Собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводниковые приборы План ответа 1. Полупроводниковые приборы. Применение полупроводников.
24983. Электромагнитная индукция. Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца 42 KB
  Закон электромагнитной индукции. Опыты по электромагнитной индукции. Явление электромагнитной индукции было открыто Майклом Фарадеем в 1831 г. Магнитным потоком через замкнутый контур площадью S называют физическую величину равную произведению модуля вектора магнитной индукции В на площадь контура S и на косинус угла а между направлением вектора магнитной индукции и нормалью к площади контура.
24984. Явление самоиндукции. Индуктивность. Электромагнитное поле 27.5 KB
  Явление самоиндукции заключается в появлении ЭДС индукции в самом проводнике при изменении тока в нем. Примером явления самоиндукции является опыт с двумя лампочками подключенными параллельно через ключ к источнику тока одна из которых подключается через катушку рис. Это происходит потому что после замыкания ключа ток достигает максимального значения не сразу магнитное поле нарастающего тока породит в катушке индукционную ЭДС которая в соответствии с правилом Ленца будет мешать нарастанию тока. Для самоиндукции выполняется...
24985. Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Колебательный контур и превращение энергии при электромагнитных колебаниях. Частота и период колебаний 26 KB
  Электромагнитные колебания это колебания электрических и магнитных полей которые сопровождаются периодическим изменением заряда тока и напряжения. Простейшей системой где могут возникнуть и существовать электромагнитные колебания является колебательный контур. Таким образом в колебательном контуре будут происходить электромагнитные колебания изза превращения энергии электрического поля конденсатора Wэ = = CU2 2 в энергию магнитного поля катушки с током wm = LI2 2 и наоборот.