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

70329. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ «ФИЗИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА» 1.61 MB
  Целью физического воспитания студентов является формирование физической культуры личности и способности направленного использования разнообразных средств физической культуры, спорта и туризма для сохранения и укрепления здоровья, психофизической подготовки и самоподготовки...
70330. ИСТОРИЧЕСКИЕ ОБРАЗЫ ФИЛОСОФСКОЙ МЫСЛИ 738.5 KB
  Философия как новый тип мировоззрения, сменивший мифологическое мировосприятие, возникает в 6 в. до н.э. одновременно в трех относительно изолированных друг от друга регионах тогдашнего древнего мира: на Востоке – в Древнем Китае и Древней Индии и на Западе – в Античной Греции.
70331. Программирование на алгоритмическом языке Паскаль 644.5 KB
  Переменные снабжаются именами, которые могут содержать латинские буквы, цифры и знаки подчеркивания, но начинаться имя должно с буквы. Программист выбирает имена произвольно, но таким образом, чтобы они указывали на смысл переменной.
70332. Средневековая философия 1014.5 KB
  Ариане не принимали основной догмат официальной христианской церкви, согласно которому бог-сын единосущен богу-отцу. По учению Ария, сын божий Логос (Христос) — творение бога, следовательно, не единосущен ему, т. е. в сравнении с богом-отцом является существом низшего порядка.
70333. Словарь терминов по средневековым школам и университетам 95 KB
  Диспут (лат. disputatio) – в схоластической системе образования средневековой Европы формальный способ ведения спора, проводимого с целью установления богословской или научной истины. Данный процесс подчинялся формальным правилам, основными из которых были ссылки устоявшиеся...
70334. Терминология средневековой литературы 22.65 KB
  Канцона буквально песня лирическая форма средневековой поэзии возникшая первоначально в феодально-рыцарской лирике Прованса откуда она была усвоена французскими и итальянскими подражателями.
70335. СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ И ПОНЯТИЙ ПО ИСТОРИИ СРЕДНЕВЕКОВОГО ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОГО ИСКУССТВА 2.61 MB
  Йоркский собор (англ. York Minster) — готический собор в английском городе Йорке, который оспаривает у Кёльнского собора звание самого большого средневекового храма на севере Европы. Строительство началось в 1220 году и продолжалось 250 лет. Собор славится самыми большими витражными окнами средневековой Европы.