Измерване на дължината, ширината и дебелината на плочата с дебеломер
Лаборатория #2
ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ПЛЪТНОСТТА НА ТВЪРДОТО ВЕЩЕСТВО
Целта на работата: да се запознаят с устройството и принципа на действие на дебеломера. Научете как да използвате това устройство, за да определите плътността на твърди тела с правилна геометрична форма.
ТЕОРЕТИЧНО ВЪВЕДЕНИЕ
Плътността на веществото ρ е физична величина, числено равна на масата на единица обем от това вещество.
Ако тялотое хомогенно, тогава плътността се определя като съотношението на масата на тялотоmкъм обема, който то заемаV:
. (аз)
В SI плътността се измерва в kg/m³. Понякога в литературата има извънсистемни единици: g / cm³, kg / l, t / m³.
От формула (1) се вижда, че за да се определи плътността, е необходимо да се измери нейната маса и обем. Телесното тегло се измерва чрез претегляне и има различни методи за определяне на обема. Ако тялото има правилна геометрична форма, тогава се измерват неговите линейни размери и след това неговият обемVсе изчислява по съответната формула.
ИЗМЕРВАЩИ УРЕДИ
За измерване на линейните размери на телата се използватшублеримикрометър, чиято основна част е нониус - устройство, което ви позволява да увеличите точността на отчитане, дадено от тези устройства. Нониусите са линейни, кръгли и спирални. Тъй като нониусите често се срещат не само в шублери и микрометри, но и в други, по-специално в оптични инструменти, е необходимо да се запознаете с принципа на работа на това устройство.
Нониус
Нониус се нарича подвижна спомагателна скала, с помощта на която се отчитат фракциите на деленията на основната скала на измервателните уреди. Делението на нониуса обикновено се избира така, чеnделения на нониуса да съответстват на (n - 1)деления на основната скала (фиг. 2).
Ако означим цената на делението на нониуса чрез αn и цената на делението на основната скала чрез αm, тогава можем да напишем:
(4)
Стойността на α се нарича точност на нониус. Ако например основната скала е разделена на милиметри (т.е. делението на основната скала е 1 mm), а нониусът има 10 деления, тогава нейната мярка за точност ще бъде α = 0,1 mm.
Обикновено дължината на делението на нониуса αн е по-къса от всяко от деленията на основната скала с α = αm/n. Следователно, ако нулевият щрих на нониуса съвпадне с който и да е щрих на основната скала (условно ще наречем този щрих също „нула”) “k” - първият щрих на нониуса изостава от най-близкия следващ щрих на основната скала сkα =kαm/n(фиг. 2)
Нека преместим нониуса така, че "k"-ият щрих на нониуса да съвпадне с някой щрих на основната скала (фиг. 3). Тогава нулевият щрих на нониуса ще се отдалечи от "нулевия" щрих на основната скала на разстояние
На фиг. 3 имаме: αm = 1,n= 10,k= 7,x= 0,7.
Ако преди нулевия щрих на нониуса най-близкият щрих на главната скала не е нула, а съответства на делениеm, тогава позицията на нулата на нониуса върху главната скала се определя от стойността (виж фиг. 4):
(5)
Така може да се формулира следното правило:дължината на обекта, отчитана от нониуса, е равна на цялото число на деленията на основната скала, разположени пред нулевия щрих на нониуса (mαm), добавени с точността на нониуса, умножено по броя на "k"-ия щрих на нониуса, което монета циди с щриха на основната гама.
На фиг. 4 имаме:m= 7 (на основната скала),k= 6. Следователно,
Грешката, която възниква при измерване с нониус, се определя от неточното съвпадение на "k"-тия щрих на нониуса с делениеосновата на скалата. Стойността на тази грешка, очевидно, не може да бъде повече от 0,5 αm/p, тъй като ако беше по-голяма, тогава щяхме да броим според следващото деление.
По този начин можем да кажем, че грешката на нониуса е равна на половината от неговата точност:
(6)
Калипер
Шублерът е устройство, което се използва за измерване на външните и вътрешните размери на телата, както и дълбочините на отворите (фиг. 5). Позволява ви да измервате дължината, дебелината, вътрешния и външния диаметър на отворите с точност от 0,02 до 0,1 mm.
Шублерът се състои от прът 1 с милиметрови деления и подвижна рамка 3 с нониус 5 и фиксиращ винт 6. На пръта и рамката има челюсти 2 и 4. Челюстите имат или заоблени краища (както на фиг. 5), или заострени, които могат да се използват за нанасяне на маркиращи щрихи и кръгове върху измерваните части (по тази причина устройството получи общото наименование - шублер).
Гъбите от вътрешната страна имат гладки повърхности. Когато няма празнина между равнините на челюстите, нулевите удари на пръта и нониуса трябва да съвпадат. Ако няма съвпадение, това означава, че устройството е дефектно.
Рамка 3 с дълбокомер 8 (прибираща се линийка за измерване на дълбочината на непроходни отвори) може да се движи по пръта. Челюсти 4 и 7 ви позволяват да измервате вътрешните диаметри на отворите. Заострените краища на челюстите 4 и 7 също могат да се използват за маркиране. На фиг. 5 показва методи за измерване с помощта на дебеломер.
За измервания устройството се взема в дясната ръка, а измерваният обект се държи с лявата ръка. Преди да започнете измерванията, трябва да се уверите, че нулевите деления на пръта и нониуса съвпадат.
Натискайки рамката 3 с палеца на дясната ръка, плътно затегнете предмета между издатините на гъбите.След това винт 6 се фиксира и се прави броене нониус. С достатъчно умения винт 6 може да не се фиксира.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЕН
Упражнение 1
Измерване на дължината, ширината и дебелината на плочата с дебеломер
1. За получената правоъгълна плоча, която трябва да бъде измерена с известна масаm, докладвайте
тази масаm = _________и грешката на нейното измерване Δm = ___________.
2. Направете 5 измервания на дължинаa, 5 измервания на ширинаbи 5 измервания на дебелина на плочата на различни места с помощта на шублер и запишете резултатите от измерването в Таблица 1.
3. Съгласно таблицата изчислете средните стойности на измерените размери и плочата, както и абсолютните (Δa, Δbи Δh) и относителните (εa,εbи εh) грешки на измерването.
| № п / стр | a, мм | Δa, mm | (Δa) 2 , mm 2 | b, mm | Δb, mm | (Δb) 2 , mm 2 | h, mm | Δh, mm | (Δh) 2 , mm 2 |
| 1. | |||||||||
| 2. | |||||||||
| 3. | |||||||||
| 4. | |||||||||
| 5. | |||||||||
| = | - | = | - | = | - |
4. Изберете надеждностP= 0.95. За тази стойност на надеждност и заn= 5 измервания коефициентът на Studenttp,n= 2.78.
;
Запишете крайните резултати от измерването като:
.