73151

Вимірювання механічних величин

Лабораторная работа

Физика

Лінійні розміри – одна з основних характеристик тіл. Для вимірювання лінійних величин застосовують найрізноманітніші способи, вибір яких визначається заданою точністю та умовами експерименту.

Украинкский

2014-12-05

486.5 KB

2 чел.

Лабораторна робота №1

Вимірювання механічних величин

Мета роботи: освоїти методику вимірювання розмірів тіл штангенциркулем, мікрометром, штангенглибиномір.

Прилади та матеріали: 1) штангенциркулі з різними ноніусами, 2) мікрометр, 3) штангенглибиномір, 4) зразки тіл для вимірювань.

1. Теоретичні відомості

Лінійні розміри – одна з основних характеристик тіл. Для вимірювання лінійних величин застосовують найрізноманітніші способи, вибір яких визначається заданою точністю та умовами експерименту.

Для безпосередніх вимірювань довжини широко використовуються такі міри, як масштабна лінійка, металеві вимірювальні лінійки, рулетки без стабілізуючої основи. Точність вимірювання довжини цими мірами невисока. Ціна поділки, наприклад, масштабної лінійки становить 1 мм. Отже точність вимірювання масштабною лінійкою не перевищує половини ціни поділки і дорівнює 0,5 мм.

Для більш точних вимірювань користуються приладами з ноніусом, який побудовано за принципом методу збігів. Ноніуси (у такому вигляді як вони застосовуються тепер) винайшов у 1631 р. у Франції директор монетного двору Ц. Верньє. Тому їх правильно було б назвати, верньєрами як в геодезії. У фізиці та техніці їх прийнято називати ноніусами за ім'ям португальця П.Нуніша (Nunes, латинізоване ім'я Nonius), який у 1542 р. винайшов подібне, але менш зручне пристосування, що нині не застосовується.

Метод лінійного ноніуса.

Ноніусом називається невелика додаткова шкала до звичайного масштабу, яка дає змогу підвищити точність в 10-20 разів. Ноніус переміщується по основній шкалі. Розглянемо лінійний ноніус штангенциркуля.

Ноніус для вимірювання з точністю до 0,1 мм являє собою шкалу довжиною 9 мм, поділену на 10 рівних частин (рис. 1,а). Тому одна поділка ноніуса дорівнює 0,9 мм, тобто менша від поділки основної шкали масштабної лінійки. Коли нульова мітка (штрих) шкали ноніуса буде між певними мітками основної шкали штангенциркуля (рис. 1,б), то це означатиме, що до цілого числа міліметрів треба додати певне число х десятих часток міліметра. Будова ноніуса грунтується на тому, що людське око легко розрізняє, чи є два штрихи продовженням один одного, чи вони дещо зсунуті.

Рис.1

Для визначення числа х знаходимо мітку шкали ноніуса, яка збігається з якоюсь міткою основної шкали (на рис. 1це друга відмітка ноніуса). Нехай такою міткою буде п-на по порядку мітка шкали ноніуса. Оскільки вимірювана дробова частина міліметра дорівнює різниці між цим числом міліметрів за основною шкалою штангенциркуля (п мм) і відстанню по шкалі ноніуса від нульової до мітки, що збігається (0,9 мм), можна записати 0,1х=п-0,9п, тобто х=п.

Отже, порядковий номер збіжної мітки ноніуса безпосередньо дає число десятих часток міліметра.

Шкала ноніуса для вимірювання з точністю до 0,05 мм має 20 однакових поділок на довжині 19 мм, а шкала ноніуса для вимірювання з точністю до 0,02 мм має 50 однакових поділок на довжині 49 мм. Мітка цих ноніусів, яка збігається з штрихом основної шкали, показує відповідно числа двадцятих або п’ятдесятих часток міліметра.

Отже, поділки на основній шкалі і шкалі ноніуса наносяться так, що п-1  поділка основної шкали дорівнює за довжиною поділкам ноніуса. Якщо, ∆і ∆ відповідно ціни поділок ноніуса і основної шкали, то,

,

звідки різниця цих поділок (тобто точність ноніуса)

.

Точністю ноніуса називають величину /п, яка дорівнює відношенню ціни найменшої поділки основної шкали до числа поділок ноніуса. Під точністю відліку за ноніусом розуміють ціну його поділки.

Штангенциркуль (рис.2) – це прилад для вимірювання лінійних розмірів з точністю від 0,1 до 0,02 мм. Штангенциркуль складається із стальної лінійки (штанги) 5 з міліметровими поділками, відносно якої переміщується рамка 4 з ноніусом, і двох пар губок (ніжок) – нерухомих 1 і рухомих 2. При зімкнутих губках відлік за ноніусом дорівнює нулю.

Рис.2.

Між губками затискують вимірювану деталь. Щоб точно визначити розмір деталі, рухому губку штангенциркуля переміщують у момент дотику її до деталі за допомогою мікрометричного пристрою 6, щоб запобігти надмірному натисканню губок на деталь. Закріплюють рухому губку на штанзі стопорним гвинтом 3 (при відповідних навичках роботи з штангенциркулем гвинт 3 можна не закріпляти) і роблять відлік за ноніусом. Для вимірювання внутрішніх розмірів деталі є калібровані губки 7. Загальна ширина їх при зведених губках найчастіше дорівнює 10 мм; цей розмір треба додавати до відліку за шкалою. Деякі штангенциркулі мають також висувні лінійки для вимірювання глибини ненаскрізних отворів.

Штангенглибиномір (рис.3) побудований подібно до штангенциркуля, але пристосований для вимірювання глибини отворів і висоти виступів деталей. У штангенглибиномірі рамка 3 з ноніусом має опорну площину 2, якщо прилад спирається на край отвору, а штанга 1 опускається в отвір. Глибину отвору вимірюють по основній шкалі на штанзі і по ноніусу рамки так само, як і штангенциркулем.

Рис.3.

Мікрометр (рис.4) – це інструмент для вимірювання лінійних розмірів з точністю до 0,01 мм. Він складається із стальної скоби 8, що має нерухому опорну п’яту 1, стебла 3, мікрометричного гвинта 2 і стопорного гвинта 7.

Мікрометричний гвинт переміщується всередині спеціальної гільзи з різьбою, закріпленою в стеблі 3. Крок гвинта 0,5–1,0 мм. На зовнішній поверхні стебла нанесено дві поздовжні шкали, зсунуті одна відносно одної на 0,5 мм. Зовні стебло охоплює барабан 4, з'єднаний з мікрометричним гвинтом. Таким чином, при обертанні барабана обертається і гвинт; при цьому переміщується його вимірювальна поверхня 2. Дія мікрометра грунтується на властивості гвинта здійснювати при повороті його поступальне переміщення, пропорційне куту повороту. Скошений обід 6 барабана поділено на 50 (або 100) однакових поділок. На правому кінці барабана є особливий фрикційний пристрій – тріскачка 5. При вимірюванні слід обертати барабан тільки за головку тріскачки. Деталь при вимірюванні затискається між п'ятою і мікрометричним гвинтом. Після того, як досягнуто певного ступеня натиску на деталь (5–6 Н), фрикційна головка починає проковзувати, даючи характерний тріск. Завдяки цьому затиснута деталь деформується порівняно мало (її розміри не спотворюються) і, крім того, це запобігає псуванню мікрометричного гвинта.

Рис.4.

Для відлічування показів мікрометра по шкалі стебла визначають ціле число (нижня шкала) і половини (верхня шкала) міліметрів. Для відлічування сотих часток міліметра користуються поділками на барабані (крок мікрометричного гвинта визначається заздалегідь).

2. Хід роботи

Вивчити  конструкцію та технічні характеристики пропонованих вимірювальних приладів.

Виміряти лінійні розміри пропонованих тіл.

Вказати похибки отриманих вимірів.

3. Похибки прямих вимірювань

Прямим (безпосереднім) називають вимірювання фізичних величин для яких створені еталони та вимірювальні прилади.

При прямих вимірюваннях точність виміру не перевищує точності використовуваного вимірювального приладу. За точністю вимірювальні прилади поділяють на 10 класів: 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4. Клас точності приладу – це допустима відносна похибка (у відсотках) від межі вимірювання. Якщо про це не сказано спеціально, похибка прямого виміру дорівнює ціні поділки шкали (ноніуса) вимірювального приладу.

Як правило, абсолютну похибку записують однією значущою цифрою. Значущі цифри результату повинні закінчуватись у тому ж розряді десяткового числа, в якому лежить значуща цифра похибки.

4. Контрольні запитання

  1.  Назвати одиниці вимірювання довжин.
  2.  Назвати прилади для вимірювання довжин.
  3.  Описати будову ноніуса.
  4.  Описати характерні особливості роботи з штангельциркулем та мікрометром.
  5.  Дати означення ціни поділки та точності ноніуса.
  6.  Яку функцію виконує тріскачка мікрометра?
  7.  Як знайти похибку прямого вимірювання?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

71828. Исследования задач о двух ортогональных латинских квадратах 190 KB
  Вывести формулу по которой из значений элементов двух ортогональных латинских квадрата порядка n можно получить значения элементов нового латинского квадрата порядка n. Пример латинского квадрата 3го порядка: Теоремы Теорема 1 Для n 1 существует не более n−1 попарно...
71829. Разработка логических функций для управления подвижной площадки с тремя электродвигателями-колесами 181 KB
  Алгебра логики (алгебра высказываний) — раздел математической логики, в котором изучаются логические операции над высказываниями. Чаще всего предполагается, что высказывания могут быть только истинными или ложными.
71830. Пульт телеуправления подвижным объектом 156 KB
  Логические операции булевой алгебры подобны арифметическим операциям элементарной алгебры. В такой таблице в колонках стоят операнды операции и сама операция а в строках   различные значения операндов и результат применения к ним данной операции.
71831. Схема управления электродвигателем объекта совершающего возвратно-поступательное движение 170.5 KB
  Конечность области определения функции имеет важное преимущество –- такие функции можно задавать перечислением значений при различных значениях аргументов. Для того чтобы задать значение функции от n переменных надо определить значения для каждого из 2n наборов.
71832. Разработка стратегии восстановления темпов роста объемов продаж через оптимизацию ассортимента и проведение поддерживающих организационных изменений 1.92 MB
  Большее понимание менеджерами отдела продаж потребностей клиентов за счет фокусирования своей работы на конкретной товарной группе и клиентской базе данной товарной группы; сокращение времени обработки заказов за счет хорошего знания ассортимента и клиентов определенной товарной группы; возможность качественного предложения альтернативных вариантов товара на замену отсутствующего в данный момент товара; оперативное и качественное продвижение новых товаров через клиентов своей товарной группы...
71833. Разработка логической функции управления тепловым прибором 154.5 KB
  Для понятия высказывание иногда используют термин пропозиция а говоря пропозициональный подразумевают относящийся к логике высказываний. По аналогии с элементарной алгеброй где любое число является константой высказывание является логической константой величина которой равна 1 или 0.
71834. Схема управления электродвигателем объекта 745 KB
  Орган управления: ключ Пуск Теоретические сведения Булевы функции Булевы функции находят применение в конструировании и упрощении логических схем. Множества всех булевых функции n переменных обозначается т. Количество всех булевых функции n переменных находится по формуле...
71835. Автоматическая мышь ищет выход из лабиринта 262.5 KB
  Переменные, которые могут принимать только два значения 0 и 1 называются логическими переменными (или просто переменными). Заметим, что логическая переменная х может подразумевать под числом 0 некоторое высказывание, которое ложно, и под числом 1 высказывание, которое истинно.
71836. Разработка схемы включения-выключения светильника 219 KB
  Разработать схему включения-выключения светильника, предусматривающую 3 независимых пункта управления. На каждом пункте установлен переключатель на два положения: перевод любого переключателя из одного положения в другое вызывает изменение состояния светильника.