9618

Вимірювання лінійних розмірів та маси

Лабораторная работа

Физика

Вимірювання лінійних розмірів та маси Мета роботи: ознайомлення студентів з будовою і застосування приладів для вимірювання лінійних розмірів тіл і визначення маси с точністю до 0.1 мг. Для вимірювання довжини застосовуються різноманітні лінійки з п...

Украинкский

2013-03-14

54 KB

13 чел.

Вимірювання лінійних розмірів та маси

Мета роботи: ознайомлення студентів з будовою і застосування приладів для вимірювання лінійних розмірів тіл і визначення маси с точністю до 0.1 мг.

Для вимірювання довжини застосовуються різноманітні лінійки з поділками (мірила). Ціна однієї поділки мірило дорівнює 1мм. Для отримання більшої точності застосовуються наступні методи та прилади: метод лінійного ноніуса, метод мікрометричного гвинта, катето метод та інші.

Метод лінійного ноніуса. Ноніусом називають допоміжну лінійку N, яка може пересуватися вздовж основного мірила М за допомогою якої виробляють підрахунок частин поділок основної шкали. На ноніусі нанесено деяку кількість n поділок. Ціна поділки ноніуса a знаходиться у визначеному відношенні к до ціни поділки мірила b. В деяких випадках загальна довжина всіх n поділок ноніуса дорівнює довжині n-1 поділок мірила, тобто

 (1)

Звідси знаходимо різницю між довжиною однієї поділки мірила та однієї поділки ноніуса:

   (2)

Ця формула дає вираз точності ноніуса, яка визначається відношенням ціни поділки мірила b до кількості поділок n ноніуса.

Вимірювання за допомогою ноніуса виконуються таким чином: до вимірюваного відрізка l прикладається мірило так, щоб його нульова поділка співпадала з одним кінцем l, до іншого кінця l, який, припустимо, приходиться між k та k+1 поділками мірила, прикладають ноніус N його нульовим поділкам. Так як ціна поділки мірила та ноніуса різні, то на деякій відстані від початку ноніуса одна з його поділок співпадає з деякою поділкою мірила; припустимо, що це виявляється m-поділка ноніуса. В такому випадку відстань від нульової поділки мірила до m-ої поділки ноніуса з однієї сторони, можна вважати рівним k+m поділкам мірила; з другого боку, його можна розглядати, як суму довжини вимірюваного  відрізка l і m поділок ноніуса, тобто можна записати: . Звідти  або, на основі формули (2),

 (3)

Останній вираз можна формулювати так: вимірювана довжина l дорівнює кількості цілих поділок мірила, що містяться в ній (кв), складеної з точністю ноніуса , яка помножена на номер m-ої поділки, що співпадає з будь-якою поділкою мірила.

Іноді не досягається повне співпадання поділок ноніуса та мірила. В цьому випадку береться номер тієї поділки ноніуса, для якої спостерігається найкраще співпадання. При цьому припускається помилка у вимірюванні менш половини величини  . З цього випливає, що помилка при вимірюваннях з ноніусом не може перевищувати половини його точності.

Лінійний ноніус використовується в штангенциркулі. Цей привід складається з мірила М, на одному кінці якого закріплена перпендикулярно до нього нерухома ніжка К.. Друга така ж ніжка L, яка може переміщуватися вздовж мірила, оздоблена затисним гвинтом C. На муфті рухомої ніжки у її вирізі нанесені поділки ноніуса. Вимірюваний предмет вводять між ніжками штангенциркуля, які потім зміщуються до дотику з його поверхнями. Для точного розташування рухомої ніжки використовується гвинт S. Підрахунок здійснюють при затиснутому гвинті С.

За внутрішніх промірах кінці ніжок вводять всередину отвору та, роздвинувши їх до стикання з внутрішньою поверхнею предмета, виконують підрахунок також при закріпленій рухомій ножці. В цьому випадку треба взяти до уваги товщину кінців обох ніжок штангенциркуля.

Завдання 1. За допомогою штангенциркуля знайти діаметр та висоту циліндра, а також лінійні розміри паралелепіпеда, зробив по 5-7 вимірювань кожного розміру. Задані вимірювання звести в таблицю.

Циліндр

Паралелепіпед

№ вимір.

Діаметр

висота

довжина

висота

ширина

Потім за середніми значеннями знайти об'єми цих предметів. Помилку вимірювання об'ємів обчислити методом диференціювання натурального логарифма.

Метод мікрометричного гвинта.

Мікрометричним гвинтом називають ретельно виготовлений гвинт з відповідною гайкою, який має особливу голівку з поділками, яка має назву барабан. Крок гвинта точно відомий і дається як стала приладу. Метод мікрометричного гвинта дає можливість робити вимірювання з найбільшою точністю. Так, з кроком гвинта, що дорівнює 0.5 мм та з 500 поділками на барабані точність вимірювань може бути доведена до 0.001 мм. Мікрометричний гвинт використовується у мікрометрах.

Мікрометри являють собою масивну металеву скобу, на кінцях якої знаходяться один проти одного нерухомий упор а та мікрометричний гвинт b. Крок гвинта дорівнює 0.5мм(1мм), а на барабані k нанесено 50 (100 або 25) поділок.

Вимірюваний предмет вводять між упорами a та b і, обертаючи мікрометричний гвинт, доводять їх до стикання з поверхнями вимірюваного предмета. Показ приводу відраховується наступним чином: цілі та половини міліметрів за лінійною шкалою, яка нанесена на видовженому кінці гайки мікрометричного гвинта, а частки міліметра – за поділками барабана. Для вилучення помилки у вимірюваннях мікрометр оздоблюється фрикційною (тобто основаної на терті) головкою N з трещоткою.

Точність мікрометра при цьому дорівнює відношенню кроку гвинта до кількості поділок барабана. В нашому випадку 0.5мм: 50=0.01мм.

Завдання 2. За допомогою мікрометра визначити діаметри трьох дротів та знайти лінійні розміри циліндра, зробив по 5-7 вимірювань кожної довжини.

Дріт

Циліндр

 вимір

діаметр 1 дроту

діаметр 2 дроту

діаметр 3 дроту

висота

діаметр

Знайти середнє значення та оцінити помилку. Визначити об'єм циліндра. Помилку вимірювання об'єму знайти тим ж методом, як і в завданні 1.

Катетометр призначається для вимірювання відстані між двома точками на одній вертикалі. Він складається з масивної циліндричної колонки на триніжці, вимірюваної каретки, яка може пересуватися вздовж колонки, зорової труби, відрахункового мікроскопа. Сутність методики вимірювань складається з того, що зорова труба наводиться на горизонтальну лінію об'єкту, зміщення якого необхідно визначити. Виконується підрахунок положення вимірюваної каретки до та після зміщення об'єкту. Різниця підрахунків представляє величину зміщення.

При вимірюванні колонка повинна бути розташована в строго вертикальному положенні. Установка її контролюється по круглому рівню та регулюється за допомогою гвинтів, які розташовані в основі триніжка. Зорова труба встановлюється горизонтально за допомогою рівня, який прикріплений до неї мікрометричним гвинтом. Точна наводка зорової труби на обрану лінію на вимірюваному об'єкті виконується мікрометричним гвинтом. Невелике обертання візирної лінії в горизонтальній площині може бути зроблене мікрометричним гвинтом при закріпленому гвинті. Сітка зорової труби має перехрестя, правий горизонтальний штрих якого виконаний у вигляді кутового бісектору. При наведенні обрана лінія повинна знаходитися точно по середині кутового бісектору.

Так як вимірювання повинні забезпечувати тисячні частки міліметра, треба контролювати як положення візирної лінії( наводку зорової труби на лінію об'єкту), так і положення бульбашки рівня на зоровій трубі( який розглядається в лупу)—" дужки" зображення бульбашки рівня повинні співпадати своїми кінцями, утворюючи суцільну дугу. Неможна виконувати підрахунки при скільки-небудь помітних зміщеннях візирної лінії або бульбашки рівня.

Для створення більш стійких умов роботи не слід доторкатися до столу чи опиратися на нього рукою.

Для виконання вимірювань ввімкніть освітлювальну частину в мережу змінного струму, поворотом окуляра досягніть більш чіткого зображення шкали, видимої в полі зору мікроскопа. Шкала являє собою темне прямокутне поле на зеленому освітленому фоні, перетнаному вертикальними вузькими і більш широкими смушками. Індексом для відліку служить горизонтальний міліметровий штрих, видимий в полі зору мікроскопа водночас з відліковою шкалою. Його положення відносно шкали й дає відлік. При цьому ціле число міліметрів у відліку-це цифра, яка стоїть зліва від штриха. Десяті долі мм визначаються по найближчій до штриха меншій цифрі вертикального рядку цифр. Для відліку сотих і тисячних долей мм необхідно знайти положення точки перетину відлікового штриха зі світлою лінією прямокутника. Число сотих долей – найближча цифра горизонтального рядку цифр, яка стоїть зліва від точки перетину. Число тисячних долей визначається приблизно.

Завдання 3. Необхідно при допомозі катетометра визначити внутрішній і зовнішній діаметр капіляра. Вимірювання виконати три рази. Результати зробити середніми, помилку вимірювання розрахувати по середньому.

Ваги аналітичні закриті в металевій вітрині з боковими висуваючимися скляними дверцятами. Вітрина закріплена на металевій основі. На основі закріплена колонка. На колонці закріплені два кронштейна з повітряними заспокоювальними демпферами. На колонці розміщена опорна подушка, на яку спирається середня призма коромисла. На кінцях коромисла в спеціальних сідлах закріплені вантажопідйомні призми, на які навішуються серги з вантажопідйомними подушками. На верхні гачки серг підвішуються чашки з душками, на нижні-стакани демпферів, які входять в корпуса, укріплені на колонці.

Терези мають вбудовані в них міліграмові ваги від 10 до 120мг,які навішуються на планку, скріплену з правою сергою. Керування вагою виконується з допомогою обертаючихся лімбів, розташованих справа від вітрини ваги, через важелі. При обертанні малого лімба відбувається накладання чи зняття десятків мг, при  обертанні великого лімба – сотень мг.

На коромислі укріплена стрілка, на нижньому кінці якої встановлена мікро шкала з відліком від 0 до 10мг в обидва напрямки. Мікро шкала за допомогою оптичного пристрою, який складається з підсвітки, об'єктива і відбиваючих дзеркал, проектується на екран, розташований перед колонкою терезів. Під основою терезів змонтований аретуючий пристрій, який призводиться до дії за допомогою маховичка. Освітлювач розташований позаду вітрини. Вага має задню нерегульовану ніжку і дві бічні регульовані, за допомогою яких вона встановлена по рівню, укріпленому в основі ваги.

При роботі з терезами необхідно виконувати наступні правила:

  1.  Не можна виходити за межі того максимального навантаження, на яке розраховані подані терези.
  2.  Класти на чашки чи знімати з них тіло, яке зважується і різноваги, а також переміщувати рейтер по коромислу можна лише при аретованій вазі. Якщо  вага не аретована, не слід навіть відчиняти дверцята ваги, а тим паче доторкатися до коромисла і чашок.
  3.  Навантаження на чашки слід розташовувати так, щоб їх спільний центр тяжіння прикладався приблизно по середині чашки.
  4.  Не можна брати різноваги руками, для цього є спеціальний пінцет. Знімаючи рівноваги з ваг, слід класти їх тільки в відповідні місця футляру.
  5.  Відпускати і підіймати аретир слід повільно. Якщо коромисло виконує коливання, то підіймати аретир потрібно в той момент, коли стрілка терезів проходить через середнє положення, інакше коромисло отримує поштовхи.
  6.  Не слід повністю опускати аретир, поки чашки ваги ще мало врівноважені; коромисло спочатку звільняється від аретира лише настільки, щоб можливо було помітити, куди відхилиться стрілка. Після цього відразу ж підіймають аретир і відповідно змінюють вагу рівноваг.
  7.  Якщо при відпусканні аретира чашки ваги починають коливатися маятникоподібно, то слід, не відпускаючи повністю аретир, відчинити дверці ваги і заспокоїти чашки,дотикаючись до краю клаптиком паперу.

Завдання 4.

Визначити ціну поділки оптичної шкали. Для цього навантажити праву чашку 10мг і відмітити число поділок шкали, на якому встановиться візирна лінія. Поділивши 10мг на число поділок, отримуємо ціну поділки в мг/под.

  1.  Визначити масу одного тіла. Помилку маси прийняти рівною половині ціни поділки оптичної шкали.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

27357. Учебная деятельность как ведущая в младшем школьном возрасте 23.74 KB
  Давыдова учебная деятельность один из видов деятельности школьников и студентов направленный на усвоение ими посредством диалогов и дискуссий теоретических знаний и связанных с ними умений и навыков в таких сферах общественного сознания как наука искусство нравственность право и религия. Концепция учебной деятельности является в психологии одним из подходов к процессу учения реализующим положение об общественноисторической обусловленности психического развития. Она сложилась на базе основополагающего диалектикоматериалистического...
27358. Формирование учебной мотивации у младших школьников 22.96 KB
  Учебная мотивация определяется как частный вид мотивации включенный в определенную деятельность в данном случае деятельность учения учебную деятельность. Матюхина выделяет две основные группы мотивов: Мотивы заложенные в самой учебной деятельности: Мотивы связанные с содержанием учения: ученика побуждает учиться стремление узнать новые факты овладеть знаниями способами действий проникнуть в суть явлений и т. Мотивы связанные с самим процессом учения: ученика побуждает учиться стремление проявлять интеллектуальную активность...
27359. Концепции развивающего обучения 18.79 KB
  Основы теории развивающего обучения были заложены Л. Занкова было предпринято масштабное экспериментальное исследование по изучению объективных закономерностей и принципов обучения. Усилия исследователей были направлены на разработку дидактической системы обучения младших школьников имеющей целью их общее психическое развитие.
27360. Психологические основы проблемного обучения 21.31 KB
  История проблемного обучения начинается с введения так называемого исследовательского метода многие правила которого были разработаны Джоном Дьюи. В XX столетии идеи проблемного обучения получили интенсивное развитие и распространение в образовательной практике. В зарубежной педагогике концепция проблемного обучения развивалась под влиянием идей Дж.
27361. Исследовательское обучение в начальной школе 24.68 KB
  Главная особенность исследовательского обучения активизировать учебную работу детей придав ей исследовательский творческий характер и таким образом передать учащимся инициативу в организации своей познавательной деятельности. Если задачи исследовательского обучения свести к поощрению учащегося проявлять природную любознательность задавать вопросы и стараться самостоятельно находить на них ответы то оказывается что мы отстаиваем лишь то о чем давно говорили и что даже осуществляли на практике многие талантливые педагоги прошлого....
27362. Эмоции и чувства 21.82 KB
  С поступлением в школу максимум эмоциональных реакций приходится не столько на игру и общение сколько на процесс и результат учебной деятельности удовлетворение потребностей в оценке и добром отношении окружающих.Воля обнаруживает себя в умении совершать действия или сдерживать их преодолевая внешние или внутренние препятствия в формировании дополнительных мотивовстимулов к слабомотивированной деятельности.Волевое действие школьника развивается в том случае если: цели которых он должен достигнуть в деятельности им поняты и осознаны;...
27363. Личность в психологии. Характер человека 25.5 KB
  Индивидуальность проявляется в чертах темперамента характера привычках преобладающих интересах в качествах познавательных процессов восприятия памяти мышления воображения в способностях индивидуальном стиле деятельности и т. Характер это совокупность устойчивых индивидуальных особенностей личности складывающаяся и проявляющаяся в деятельности и общении обусловливая типичные для индивида способы поведения. Экстровертный тип эмоциональная взвинченность жажда общения и деятельности зачастую безотносительно к ее необходимости и...
27364. Самосознание в психической деятельности человека 25.89 KB
  Самосознание в психической деятельности человека выступает как сложный процесс опосредованного познания себя развернутый во времени связанный с движением от единичных ситуативных образов через интеграцию подобных ситуативных образов в целостное образование понятие собственного Я. Во всех видах деятельности и поведения эти отношения следуют за отношением к ситуации предмету и средствам деятельности к другим людям. Они наиболее тесно связаны с целями жизни и деятельности ценностными ориентациями установками; выполняя функцию...
27365. Восприятие 19.51 KB
  В отличие от ощущений отражающих лишь отдельные свойства предметов в образе восприятия в качестве единицы взаимодействия представлен весь предмет в совокупности его инвариантных свойств. Образ восприятия выступает как результат синтеза ощущений возможность которого по мнению А. При этом особенно важную роль во всех видах восприятия играют двигательные или кинестезические ощущения которые регулируют по принципу обратной связи реальные взаимоотношения субъекта с предметом. Также в процессе слухового восприятия активную роль играют...