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

78855. Функции научной теории 14.81 KB
  Функции научной теории. Объяснение и предсказание окружающих нас вещей и явлений представляет собой важнейшую функцию науки в целом и научной теории в частности. Основные функций теории можно отнести следующие. Методологическая функция на базе теории формулируются многообразные методы способы и приемы исследовательской деятельности.
78856. Методы научного познания и их классификация 41.5 KB
  Методы научного познания и их классификация Метод систематизированная совокупность шагов действий кые необходимо предпринять чтобы решить определенную задачу или достичь определенной цели. Методы эмпирического познания Методы теоретического познания. Моделирование от лат образец мира метод при ком исследуемый объект оригинал замещается другим модель специально созданным для его изучения. Рефлексия основной метод метатеоретического познания в науке познание обращенное ученым на самого себя.
78857. Ценности и их роль в познании 35.5 KB
  Ценности и их роль в познании Философское учение о ценстях и их природе называется аксиологией. Эпоха Возрождения выдвигает на первый план ценсти гуманизма. В Новое время развитие науки и новых общественных отношений во многом определяют и основной подход к рассмотрению предметов и явлений как ценстей. Кант впервые употребляет понятие ценсти в специальном узком смысле.
78858. Проблема истины в познании 14.2 KB
  Проблема истины в познании. Важнейшая проблема в познании это проблема истины. Такое понимание истины было продолжено и материалистами Нового времени.в Софисты считали что объективной истины нет: Человек мера всех вещей.
78859. Интернализм и экстернализм в понимании механизмов научной деятельности 14.04 KB
  Анализируя многообразие течений философии науки можно выделить две различные стратегии: 1 интернализм; 2 экстернализм Экстерналистские взгляды впервые возникли еще в период становления классической науки и признают решающим движущим фактором развития науки внешние для нее обстоятельства социальные экономические и т. По мнению экстерналистов не только возникновение науки но и дальнейшее ее развитие всецело определяется потребностями общества. Тем не менее все эксерналисты сходятся в том что решающее влияние на развитие науки оказывает...
78860. Научные революции и их роль в динамике научного знания 31 KB
  Научные революции и их роль в динамике научного знания В динамике научного знания особую роль играют этапы развития связанные с перестройкой исследовательских стратегий задаваемых основаниями науки. Основания науки обеспечивают рост знания до тех пор пока общие черты системной организации изучаемых объектов учтены в картине мира а методы освоения этих объектов соответствуют сложившимся идеалам и нормам исследования. Но по мере развития науки она может столкнуться с принципиально новыми типами объектов требующими иного видения реальности...
78861. Проблема роста научного знания у К. Поппера 29 KB
  Проблема роста научного знания у К. Говоря о росте знания он имеет в виду не его накопление а ниспровержение старых научных теорий и их замену лучшими научными теориями. В своей концепции он формулирует три основных требования к росту знания: 1 Новое знание должно исходить из новой простой идеи; 2 Новое знание должно приводить к представлению явлений которые до сих пор не наблюдались; 3 Новое знание должно выдерживать новые и строгие поверки В частности именно он ввёл понятие фальсифицируемости лат. flsus ложный необходимого...
78862. Концепция исследовательских программ Лакатоса 30 KB
  Концепция исследовательских программ Лакатоса Лакатос автор теории и методологии научноисследовательских программ в рамках которых вслед за К. Лакатос полагает что основой теории научной рациональности должен стать принцип критицизма универсальный принцип всякой научной деятельности. Лакатос полагает что можно на протяжении длительного времени защищать любую теорию даже если эта теория ложна. Cуть концепции Лакатоса: Согласно Лакатосу в науке образуются не просто цепочки сменяющих одна другую теорий о которых пишет Поппер но...
78863. Эволюция концепции науки в позитивизме 29.5 KB
  Эволюция концепции науки в позитивизме. Позитиви́зм философское учение и направление в методологии науки определяющее единственным источником истинного действительного знания эмпирические исследования и отрицающее познавательную ценность философского исследования. Сущность позитивистской концепции соотношения философии и науки отражается во фразе О. Эталоном научного знания для позитивизма является естествознание методы которого автоматически переносятся на другие науки в том числе социальногуманитарные.