Измерение линейных размеров тел с помощью штангенциркуля и микрометра

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Цель работы:1) научиться пользоваться штангенциркулем и микрометром;

2) с помощью штангенциркуля и микрометра определить размеры исследуемого тела и вычислить объем по полученным данным.

Оборудование:

1) штангенциркуль;

2) микрометр;

3) набор исследуемых тел.

ОПИСАНИЕ ПРИБОРОВ.

Измерение длины обычно производится при помощи масштаба с делениями (чаще всего миллиметровыми). Для отсчета долей миллиметра служат различные вспомогательные приспособления, например: нониус у штангенциркуля; барабан с делениями у микрометра.

Нониус служит для более точного определения длин прямолинейных отрезков (линейный нониус) или углов (угловой нониус). Обычно с помощью нониуса можно измерить длины с точностью до 0,1мм или 0,05мм. Существуют нониусы, дающие точность до 0,005мм, однако они уже требуют вспомогательных средств при пользовании ими (лупа или микроскоп).

Линейным нониусом называется маленькая линейка с делениями, которая может скользить вдоль большой линейки, называемой масштабом. Пусть, например, нониус, имеющий 10 делений, совпадает по длине с 19-ю делениями масштаба. Тогда расстояние между соседними делениями нониуса равно мм. При совмещении нулевых делений нониуса и масштаба произойдет следующее:

a) расстояние (зазор) между первым делением нониуса и вторым делением масштаба 2мм будет равно 0,1мм;

b) зазор между вторым делением масштаба равен 0,2мм и т.д.

Отсюда можно сформулировать практические правила пользования нониусом. Действительно, если совместить 1-ое деление нониуса с ближайшим (т.е. вторым) делением масштаба, то это означает, что нули линеек сместились на 0,1мм.

Если совместить, к примеру, 7-ое деление нониуса с ближайшим делением масштаба, то нули линеек разойдутся на 0,7мм и т.д.

При измерении длины предмета целые «мм» отсчитываются как расстояние между нулями масштаба и нониуса, а десятые доли – по выше описанной методике. Сотые доли «мм» при данной конструкции нониуса остаются неопределенными.

Для измерения размеров малых деталей с точностью до десятых долей «мм» применяют штангенциркуль (рис.1).

Основная часть штангенциркуля – линейка с сантиметровыми и миллиметровыми делениями (2). На одном из концов закреплена ножка. По линейке скользит рамка с другой ножкой. В рамке сделано окошко, по внутреннему краю которого нанесена шкала-нониус (1). При соприкосновении ножек штангенциркуля нули обоих шкал совпадают.

Для определения размера детали ее зажимают между ножками штангенциркуля и по положению нулевого штриха нониуса, на шкале линейки находят число целых миллиметров. Затем смотрят, какой из штрихов шкалы нониуса, считая от нулевого, совпадает со штрихом шкалы на линейке. Полученное число соответствует числу десятых долей миллиметра.

Размер детали получают в миллиметрах.

Штангенциркуль позволяет измерить внутренний диаметр и глубину детали. Для этого используют верхние ножки и стержень, выдвигающийся из масштаба.

Более точно можно измерить размеры деталей с помощью микрометра (рис.2).

Основная деталь микрометра – рамка 1. С одной стороны в нее закреплена неподвижная пятка 2, а с другой – стебель 4.

Внутри стебля помещен микрометрический винт 3, заканчивающийся с левой стороны измерительной поверхностью. С правой стороны микрометрический винт соединен с барабаном 5, охватывающим стебель микрометра. При вращении барабана вращается и микрометрический винт. Т.к. шаг винта равен 0,5мм, измерительная поверхность винта при одном обороте барабана перемещается на 0,5мм относительно неподвижной пятки микрометра.

Производить измерение микрометром можно, только пользуясь трещоткой 6. Трещотка позволяет проводить точные измерения в независимости от индивидуальной силы человека. На поверхности стебля 4 нанесена риска, ниже которой расположена шкала с миллиметровыми делениями, а выше – шкала со штрихами, делящими пополам каждое миллиметровое деление верхней шкалы.

По левому краю барабана 5 нанесено 50 равноотстоящих делений, позволяющих определить поворот микрометрического винта с точностью до 1/50 доли оборота. Т.к. при одном повороте измерительная поверхность микрометрического винта смещается на 0,5мм, то при повороте на 1/50 долю оборота ее смещение оказывается равным 0,01мм.

При смыкании измерительной поверхности микрометрического винта с поверхностью неподвижной пятки край барабана устанавливается против нулевой риски на шкале стебля.

Для измерения детали поместить ее между пяткой 2 и измерительной поверхностью 3 микрометрического винта. Затем вращением трещотки 6 подвести микрометрический винт до соприкосновения измерительных поверхностей с деталью. Прекратить вращение трещотки с появлением звука.

Для определения размера измеренной детали необходимо:

ü по шкале на стебле 4 (деление=0,5мм) определить целое число миллиметров от «0» до края барабана;

ü по шкале на барабане 5 (деление=0,01мм) напротив продольной линии шкалы на стебле определить сотые доли миллиметра размера детали.

Микрометр дает возможность определять размер детали до 0,5мм по шкале на стебле 4 и с точностью до 0,01мм по шкале на барабане 5 микрометра.

Каждое измерение всегда носит приближенный характер. Это связано с возможностью ошибки при измерении, а также с неточностью самих измерительных приборов. Погрешность измерения зависит, прежде всего, от цены деления измерительного прибора. Например, применение рулетки дает возможность измерять с точностью до 2-0,5см, масштабной линейкой – с точностью до 1-0,5мм.

Цена деления штангенциркуля 0,1-0,05мм, микрометра – 0,01мм.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

1) Измерили несколько раз размеры исследуемого тела ( - длина, - ширина, - толщина), вычислили объем тела для каждого измерения, записали данные измерений в таблицу:

№
	3,98	2,46	0,81	7,93
	3,89	2,35	0,82	7,5
	3,97	2,41	0,81	7,75

2) Вычислили средние значения снятых размеров, а так же разницу между полученными размерами и средним значением:

3,95	2,4	0,81	0,03	0,06
0,06	0,05	0,01
0,02	0,01

3) Вычислили общий объем тела:

4) Вычислили погрешности, используя методику прямых измерений:

Зная ошибку каждого измерения, нашли среднеквадратичное отклонение среднего :

Истинное значение лежит в интервале с вероятностью 68%.

Нашли доверительный интервал, в котором лежит с доверительной вероятностью 95%:

Учли инструментальную ошибку:

Полная ошибка складывается из инструментальной и доверительного интервала:

Относительная погрешность:

действие правомерно

5) Окончательный результат:

Вывод: Научились пользоваться штангенциркулем и микрометром. С помощью этих инструментов вычислили объем заданного тела с точностью до 7,3%.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Назначение, устройство и принцип действия штангенциркуля и микрометра.

2. Правила пользования штангенциркулем и микрометром.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Кортнев и др. Практикум по физике.

2. Александров Практикум по общему курсу (механика и акустика).

3. Иверова В.Ш. Практикум по физике.

4. Руководство к лабораторным занятиям по физике./Под ред. Л.Л. Гольдина.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 1208; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!