Теория работы и описание приборов

Для определения линейных размеров используют линейку, штангенциркуль и микрометр.

Штангенциркуль представляет собой линейку 4 с неподвижной ножкой 1
(рис. 1). По линейке перемещается шкала с делениями – нониус 3. Нониус представляет собой добавочную шкалу, передвигаемую вдоль основной шкалы. Деления нониуса меньше деления основной шкалы на 0, 1 их размера. Искомый размер образца равен столько целых миллиметра, сколько их укладывается от начала основной шкалы до начала шкалы нониуса и стольким десятым долям миллиметра, сколько делений нониуса укладывается от начала шкалы нониуса до совпадающих штрихов. Таким образом, нониус позволяет измерять длину образца с точностью до 0, 1 деления шкалы.

Микрометр состоит из скобы 1, упора 2, микрометрического винта 3, стебля 4, барабана 5 и головки 6 с трещоткой (рис. 2). На стебле нанесена основная шкала. Деления на ней отстоят друг от друга на 0, 5 мм и смещены относительно оси стебля. На барабане нанесено 50 делений нониуса, поэтому точность микрометра – 0, 01 мм.

При измерениях предмет помещают между упором и микрометрическим винтом, вращают винт за головку до соприкосновения с предметом и срабатывания трещотки.

Для учета не вполне правильной формы тела повторные измерения одной и той же величины необходимо производить в разных местах тела.

Порядок выполнения работы

Задание 1. Ознакомиться с правилами измерения размеров тел микрометром и штангенциркулем.

Задание 2. На примере определения объема цилиндра произвести обработку результатов измерений.

1. Объем цилиндра

V = pD²H/4, (1)
где H – высота цилиндра, D – его диаметр. Диаметр цилиндра измеряют микрометром, высоту – штангенциркулем.

2. С помощью микрометра и штангенциркуля провести 3-5 контрольных измерений диаметра цилиндра D и его высоты H. Данные измерений занести в таблицу 1.

3. Найти средние значения величин < D> и < H>.

4. По формуле (1) определить объем цилиндра:

V = = ————————— =

5. Произвести обработку погрешностей измерения прямых величин диаметра D и высоты H.

				Таблица 1
Прибор	h	d	ед. изм.		n	среднее значение
Штангенциркуль
Микрометр				D_i, мм
Секундомер				∆ D_i, мм			–
				H_i, мм
				∆ H_i, мм			–

1. Погрешность прямого измерения H:

∆ H_сл = t_n_,_P =

∆ H_пр = d =

∆ H_окр = P =

∆ H = =

H = (< H> ± ∆ H); e_H = 100%.

H = ( ± ) мм; e_H = %.

2. Погрешность прямого измерения D:

∆ D_сл =

∆ D_пр =

∆ D_окр =

∆ D =

D = ( ± ) мм; e_D = %.

3. Погрешность косвенного измерения V:

Записать окончательный результат:

V = ( ± ); e_V = %.

Задание 3. Пользуясь электронным секундомером, опреде-лить период колебаний маятника.

Положение маятника для любого момента времени может быть определено, если задать угол отклонения маятника от положения равновесия. Колебательное движение маятника характеризуется амплитудой и периодом. Амплитуда колебаний маятника – величина наибольшего отклонения его от положения равновесия (соответствует наибольшему углу отклонения). Период – наименьший промежуток времени, через который маятник, совершающий колебания, снова возвращается в то же состояние, в котором он находился в начальный момент, выбранный произвольно.

Порядок выполнения задания

1. Вывести маятник из положения равновесия, отклонив его на угол примерно 5°.

2. Секундомером измерить 3-5 раз время t 10-ти полных колебаний маятника. Колебание называется полным, когда маятник возвращается в исходное положение.

3. Найти период колебаний маятника по формуле T = < t> /N,

где N – число колебаний, равное 10.

Данные измерений занести в таблицу 3.

Таблица 3
t, с	< t>, с	T, с

4. Определить погрешность измерения.

Вычисления:

T = < t> /N =

Расчет погрешностей измерений

1. Погрешность прямого измерения t:

∆ t_сл = ∆ t_пр = ∆ t_окр =

∆ t =

t = ( ± ); e_t = %.

2. Погрешность косвенного измерения T:

Записать окончательный результат:

T = ( ± ); e_T = %.

Контрольные вопросы

1. Как устроен нониус? Как пользоваться шкалами с нониусом?

2. Каков принцип устройства микрометра?

3. Дать определение прямых и косвенных измерений.

4. Написать формулы вычисления прямых и косвенных погрешностей измерений.

5. Как записывается окончательный результат измерений?

Литература: [8] – § 1-27.

Лабораторная работа №2

Изучение законов равноускоренного движения

На машине Атвуда

Цель работы: экспериментальная проверка законов равноускоренного движения и второго закона Ньютона.

Оборудование: машина Атвуда, набор пластинок, секундомер, весы.

1 234