Физические основы механики, физика колебаний и волн, термодинамика - umotnas.ru o_O
Физические основы механики, физика колебаний и волн, термодинамика - umotnas.ru o_O
|
Похожие работы
|
Физические основы механики, физика колебаний и волн, термодинамика - страница №1/11
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра физики Физические основы механики, физика колебаний и волн, термодинамика Лабораторный практикум Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ Вологда 2011 УДК 530.1 ББК 22.5 Ф 50 Рецензент: Домаков А.И., канд. техн. наук, профессор Вологодского государственного педагогического университета Составители: Андреева А.В., старший преподаватель Богданов В.И., профессор, доктор физ.-мат. наук Кузина Л.А., доцент, канд. физ.-мат. наук Мелконян Ш.Р., старший преподаватель Михайлов А.В., доцент, канд. физ.-мат. наук Попов В.А., старший преподаватель УДК 530.1 ББК 22.5 Введение………………………………………………………………………. 5Общие указания к выполнению лабораторных работ…………….……… 6 Лабораторная работа 1-01. Статистическая обработка результатов эксперимента. Случайные погрешности результатов наблюдений интервалов времени……….……………………………………………………………………..9Лабораторная работа 1–02. Определение плотности образца………….18Лабораторная работа 1-03. Изучение характеристик механического гироскопа…………………………………………………………………………. 27Лабораторная работа 1-04. Маятник Максвелла……………………….. 35Лабораторная работа 1-05. Исследование упругого соударения шаров.. 41 Лабораторная работа 1-06. Определение коэффициента трения твердых тел………………………………………………………………………………… 47Лабораторная работа 1-07. Определение момента инерции тела с помощью наклонной плоскости……………………………………………………………..51Лабораторная работа 1-08. Исследование динамики вращательного движения на маятнике Обербека………………………………………………..56 Лабораторная работа 1-09. Определение момента инерции маховика…………………………………………………………………………..65 Лабораторная работа 1-10. Изучение свободных колебаний пружинного маятника…………………………………………………………………………..71Лабораторная работа 1-11. Изучение свободных колебаний маятника с массивной пружиной…………………………………………………………….80 Лабораторная работа 1-12. Изучение колебаний математического и физического маятника………………………………………………………….. 90 Лабораторная работа 1-13. Измерение момента инерции тела методом крутильных колебаний………………………………………………………….100 Лабораторная работа 1-14. Изучение упругой деформации растяжения……………………………………………………………………….110 Лабораторная работа 1-15. Определение модуля Юнга методом прогиба…………………………………………………………………………..117 Лабораторная работа 1-16. Определение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса………………………………………………………………... 122 Лабораторная работа 1-17. Определение коэффициента вязкости воздуха капиллярным методом………………………………………………………….129 Лабораторная работа 1-18. Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Пуазейля…………………………………………………………….134 Лабораторная работа 1-19. Определение динамического коэффициента вязкости………………………………………………………………………….143 Лабораторная работа 1-20. Определение отношения теплоемкостей для воздуха методом адиабатического расширения………………………………147 Лабораторная работа 1-21. Определение отношения теплоемкостей акустическим методом………………………………………………………….155 Лабораторная работа 1-22. Определение теплоемкости твердых тел…163 Лабораторная работа 1-23. Определение изменения энтропии при нагревании и плавлении олова…………………………………………………169 Библиографический список……………………………………………….174Приложение…………………………………………………………………175Введение Представлена первая часть физического практикума по курсу общей физики. Она состоит из 23 лабораторных работ по трем разделам: “Физические основы механики”, “Физика колебаний и волн” и “Термодинамика”. Поскольку в эксперименте важнейшая роль принадлежит оценке погрешностей измерений физических величин, то практикум предваряют 2 работы, посвящённые определению погрешностей при прямых и косвенных измерениях. Выполнение лабораторной работы включает предварительную подготовку, проведение экспериментов и составление отчета о результатах исследований. В указаниях к каждой работе сформулирована цель работы, представлено теоретическое введение, методика измерений, описание установки, порядок выполнения работы и обработки результатов измерений. Кафедрой физики подготовлены методические указания по оформлению отчетов по лабораторным работам, требований к допуску, защите работ и обработке результатов измерений. Эти указания имеются в библиотеке и на сайте кафедры. Адрес сайта: http://physics.vstu.edu.ru. Образец оформления отчета по лабораторной работе также представлен на сайте кафедры. Контрольные вопросы, приведенные в конце каждой работы, облегчают подготовку к ней и защиту. В конце указаний приведен список литературы, рекомендуемый для самостоятельной подготовки к выполнению лабораторных работ. Общие указания к выполнению лабораторных работ В лабораторном практикуме студенты, выполняя лабораторные работы, изучают физические явления, знакомятся с основными измерительными приборами и важнейшими методами измерений, овладевают навыками экспериментирования, обработки и анализа полученных результатов.
Форма 1
Отчет по лабораторной работе должен содержать:
В теоретическом введении следует изложить сущность изучаемого физического явления (метода), законы, его описывающие, в виде сжатого конспекта. В описании установки и методики измерения необходимо привести перечень оборудования и приборов; описать метод определения величин, рабочую схему или экспериментальную установку; представить рабочую формулу. Работа должна проводиться в полном соответствии с представленным ходом работы и в той последовательности, которая указана в работе. Все результаты измерений, черновые записи, идеи должны быть занесены в тетрадь (в том числе в подготовительную таблицу). О том, как обрабатывать результаты измерений и вычислить погрешности (ошибки) измерений, сказано в работе 1-01. Заключение (выводы) должны содержать: конкретный количественный и качественный результат работы, аналогичные справочные или теоретические данные, сравнение собственных результатов с известными.
Для допуска к выполнению лабораторных работ необходимо к ней подготовиться. Это означает следующее:
Студент должен быть готов к ответу на вопросы о том, какое явление изучается в данной работе; какие основные законы описывают это явление; какая физическая величина подлежит экспериментальному определению, что она собой представляет и от чего зависит. Кроме того, необходимо быть готовым показать на схеме или на реальной лабораторной установке ее основные элементы, измерительные приборы и приспособления, охарактеризовать их назначение и принцип действия, представить вывод формулы для расчёта погрешности.
Если студент доказал свою подготовленность к занятию:
то преподаватель расписывается в таблице №1 в графе "допуск" данной лабораторной работы. Студенты, не подготовившиеся к выполнению работы (не получившие "допуск"), оформляют отчеты на занятиях. Лабораторную работу им придется выполнять во внеурочное время.
Следует последовательно провести все измерения, указанные в порядке выполнения работы. Данные внести в таблицы. Экспериментальные данные и промежуточное значение результата измерений необходимо показать преподавателю, с тем, чтобы получить его подпись в таблице по форме 1 в графе "выполнение". В конце занятия целесообразно представить отчет по выполненной работе и защитить предыдущую работу. Учебная подгруппа для выполнения лабораторных работ делится на бригады по 2-3 студента. Каждая бригада выполняет работы по маршруту, установленному для этой учебной группы. В маршрутах предусмотрены занятия для защиты лабораторных работ и зачетное занятие. Студенты, выполнившие три лабораторные работы и не защитившие ни одной из них, к выполнению следующей работы не допускаются. Во время занятия они защищают выполненные работы; а пропущенную работу обязаны выполнить во внеурочное время.
Для защиты лабораторной работы следует представить полностью оформленный отчет (образец дан на сайте кафедры). В него входят результаты всех необходимых вычислений с указанием единиц измерения размерных физических величин. Если имеется серия однотипных опытов, то достаточно привести подробный расчет только для одного опыта. Графические зависимости оформляются в соответствии с правилами построения графиков, выполняются на миллиметровой бумаге и подклеиваются в тетрадь. Допускается оформление графиков с помощью компьютера. Окончательный результат, если это число, следует записать в виде: где – измеряемая величина, – ее среднее значение, – погрешность в ее определении. Полученные результаты сопоставляются с литературными (как правило, справочными) данными. Обсуждение и анализ экспериментальных данных следует завершить краткими заключениями (выводами), которые должны говорить о достижении основных целей лабораторной работы. В каждой работе приведены примерные контрольные вопросы. Они могут касаться исследованных в работе физических явлений и законов, методики измерений и обработки результатов. Задания для защиты включают в себя как качественные вопросы, так и простейшие задачи, имеющие непосредственное отношение к проделанной работе. При оценке лабораторной работы учитывается качество оформления: все записи должны быть аккуратными и разборчивыми, рисунки, схемы и таблицы выполнены с использованием карандаша, линейки и других необходимых чертежных инструментов. При оформлении отчета следует ориентироваться на образец, приведенный на сайте и на стенде кафедры. Лабораторная работа 1-01 Статистическая обработка результатов эксперимента. Случайные погрешности результатов наблюдений интервалов времени Цель работы: ознакомление со статистической обработкой результатов измерений и оценкой случайной погрешности измерений интервалов времени. Теоретическое введение Физика изучает наиболее общие закономерности явлений природы. Физика – экспериментальная наука: ее законы базируются на фактах, установленных опытным путем. В основе любого эксперимента лежит измерение: последовательность экспериментальных и вычислительных операций, осуществляемая с целью нахождения значения физической величины. Различают прямые и косвенные измерения. При прямых измерениях определяемая величина сравнивается с единицей измерения непосредственно (например, определение длины стержня с помощью линейки) или при помощи измерительного прибора, проградуированного в соответствующих единицах (например, определение разности потенциалов на концах проводника с помощью вольтметра). При косвенных измерениях измеряемая величина определяется (вычисляется) из результатов прямых измерений других величин, которые связаны с измеряемой величиной определенной функциональной зависимостью (например, определение площади круга по измеренному диаметру). Результат измерения дает лишь приближенное значение измеряемой величины. Погрешности результата измерения определяются разностью измеренной и истинной величин: Такую погрешность называют абсолютной, а величину E, равную , (1.2) называют относительной погрешностью. В зависимости от источников погрешностей измерений различают методические погрешности, связанные с выбором той или иной методики измерения данной величины (например, ускорение свободного падения тел можно определить через период колебаний математического маятника, а можно через расстояние, пройденное телом при свободном падении, и время, затраченное на это падение) и инструментальные (приборные) погрешности, связанные с несовершенством измерительной техники. Погрешность, вносимая прибором при каждом отдельном измерении, связана с точностью прибора. Эта погрешность равна той доле деления шкалы прибора, до которой с уверенностью в правильности результата можно проводить отсчет. Обычно, если нет оговорок в паспорте прибора, приборная погрешность равна половине цены наименьшего деления шкалы. По характеру проявления различают систематические, случайные погрешности и промахи. Следует иметь ввиду, что если в результате измерений случайная погрешность оказывается меньше приборной, то нет смысла увеличивать число измерений. Если случайная погрешность значительно меньше приборной, то измерение можно вообще выполнить лишь один раз. Другими словами, бессмысленно пытаться грубым прибором получить точное значение измеряемой величины. Рассмотрим основные положения теории случайных погрешностей. Она базируется на двух главных предположениях, подтверждаемых опытом:
Закономерности, связанные со случайными величинами, изучаются теорией вероятности. Будем использовать частотное определение вероятности. Оно эквивалентно принятому в математике, но является более наглядным и удобным. Это определение связано с представлениями о зависимости между вероятностью и частотой появления события, принятыми в повседневной практике. Обозначим через число измерений, для которых физическая величина попала в интервал значений между и , через – полное число измерений. Соответственно следует говорить не о точном (истинном) значении величины , а некотором интервале ее значений, то есть о вероятности того, что величина имеет значения, лежащие в интервале между и . Эту вероятность обозначают (1.3) Очевидно, что вероятность при прочих равных условиях пропорциональна величине интервала . Поэтому удобно представить в виде , (1.4) где коэффициент пропорциональности в общем случае также зависит от x. Значение функции численно равно вероятности того, что величина лежит в “единичном” интервале вблизи заданного x. называется плотностью вероятности или функцией распределения. (1.5) Теперь с помощью функции распределения мы хотя и не можем указать точно, чему равно истинное значение измеренной величины, но можем найти, с какой вероятностью p величина x окажется в интервале значений . Эта область значений называется доверительным интервалом, а связанная с ним величина p – доверительной вероятностью. (1.6) Пусть измерение состоит из независимых повторных наблюдений величины (i=1, 2, 3, …., ). Построим по этим наблюдениям среднее арифметическое (1.7) При N→∞ среднее арифметическое совпадает с истинным значением X. Значения определенным образом группируются относительно истинного значения X. Мерой отклонения значения в совокупности измерений служит среднеквадратичное отклонение отдельного измерения . Квадрат этой величины называется дисперсией. Величины , , определяют плотность распределения результатов наблюдения (или плотность вероятности ). Обычно предполагают, что плотность вероятности подчиняется нормальному закону распределения и описывается функцией распределения Гаусса: (1.9) Вид функции Гаусса показан на рисунке 1.1. Произведение равно вероятности получения результата наблюдения, попадающего в промежуток [, ]. Геометрически эта вероятность выражается заштрихованной площадкой на рис. 1.1. Очевидно, что полная площадь под кривой равна 1 (или 100%). Все вышесказанное справедливо при бесконечно большом числе независимых измерений одной величины. На практике выполняют, конечно, ограниченное число измерений. В этом случае все полученные измерения величины представляют выборку, а , определенное по (1.7), называется средним арифметическим. Оно не совпадает с истинным значением величины . Поэтому при проведении конечного числа измерений (а на практике только это и возможно!) не удается установить истинное значение . Можно лишь указать границы значений, в которых лежит основная часть измерений. Так, например, если , то , если , то , если то Интервал и вероятность называют доверительными. На практике величина (и дисперсия) неизвестна (количество измерений ограничено). Поэтому для оценки используют ее приближенное значение, называемое среднеквадратичной погрешностью (среднеквадратичное отклонение среднего значения ): Распределение Гаусса позволяет достаточно надежно определить случайные погрешности измерений при большом числе измерений. В инженерной практике (при ) вместо распределения Гаусса следует использовать распределение Стьюдента. В этом случае можно показать, что для каждой доверительной вероятности можно найти такое число , называемое коэффициентом Стьюдента, что погрешность прямых измерений может быть оценена следующим образом: (1.11) Величину еще называют доверительной случайной погрешностью результата измерения, а вероятность – надежностью (доверительной вероятностью) результата. Зная число измерений в опыте N и задавая надежность (обычно принимают ), по таблице в приложении находят значение коэффициента Стьюдента. Окончательно результаты измерения можно записать в виде: Работа выполняется одновременно всей подгруппой, разбитой на бригады по 2 человека. Преподаватель запускает метроном (на каждом занятии может быть задана своя частота колебаний метронома) и каждая бригада получает конкретное задание: измерить длительность двух качаний метронома, другой бригаде – трех качаний и т. д., то есть каждая бригада будет измерять свой временной интервал. При отсутствии метронома временные интервалы могут задаваться по часам, имеющимся в каждой бригаде. В этом случае каждая бригада также получает свое конкретное задание: провести точное измерение 5-секундного интервала, для другой бригады – 7-секундного и т. д. Каждое измерение выполняется вдвоем: один студент дает команды на включение и выключение секундомера (ориентируясь на метроном или показания часов), а другой осуществляет запуск секундомера и его остановку и регистрирует результат в таблице. При этом важно, чтобы первый студент не знал результатов каждого конкретного измерения (требование независимости измерений). Полученные результаты используются для достижения двух целей: одна – научиться выполнять оценку погрешности прямых измерений, другая – убедиться в действии закона нормального распределения при проведении измерений, сопровождающихся случайной погрешностью. Порядок выполнения работы Задание 1. Определение погрешности прямых измерений.
Таблица 1.1. Результаты измерений
Задание 2. Построение кривой распределения.
Таблица 1.2. Данные для построения гистограммы
Контрольные вопросы
Используемая литература [8]; [9]. Лабораторная работа 1–02 Определение плотности образца Цель работы: изучение устройства, характеристик и правил работы с основными измерительными приборами, вычисление погрешности прямых и косвенных измерений на примере измерения плотности образца. Теоретическое введение Плотность. Распределение вещества в пространстве характеризуется некоторой величиной, называемой плотностью. Плотность – это масса единицы объёма вещества. Если вещество равномерно распределено в пространстве, то плотность (2.1) В случае неравномерного распределения вещества плотность – это предел отношения массы к занимаемому объёму при стремлении объёма к нулю: (2.2) Таким образом, для нахождения плотности необходимо знать величину массы вещества и объем, занимаемый массой. Для твердых тел величина объема зависит от их геометрической формы. Для тел правильной геометрической формы объем определяется по заранее известным формулам. Так, например, объем прямоугольного параллелепипеда определяется выражением (2.3), где a, b и h – длина, ширина и высота соответственно; сплошного цилиндра – выражением (2.3а), где – диаметр сплошного цилиндра, – его высота; для полого цилиндра – выражением (2.3б), где , – внешний и внутренний диаметры; плотности соответствующих тел можно вычислить по одной из формул (2.4). Масса твердого тела может быть определена путем взвешивания на весах. Взвешиванием называется метод определения массы тела путем сравнения его веса с весом эталонных тел – гирь. Существует большое число конструкций весов разного назначения. Измерения. Физика является опытной наукой, поэтому умение наблюдать физические процессы и измерять разные физические величины в физике имеет особое значение. Измерить величину – значит сравнить ее с другой однородной величиной, принятой за единицу измерения. Следовательно, под измерением следует понимать сравнение измеряемой величины с другой величиной, принятой за единицу измерения. Такие измерения называют прямыми. При прямых измерениях определяемую величину сравнивают с единицей измерения непосредственно или при помощи измерительного прибора, проградуированного в соответствующих единицах. Прибором обычно называют измерительное устройство, градуированное чаще всего непосредственно в единицах измерения. Измерительная установка обычно включает в себя несколько приборов и вспомогательных устройств. Резкую грань между прибором и установкой провести трудно. Кроме измерительных приборов применяют еще и эталонные образцы, воспроизводящие ту или иную физическую величину – меры или наборы (магазины) мер. Сюда относятся гири, катушки и магазины сопротивлений и индуктивностей, нормальные гальванические элементы (эталоны электродвижущей силы) и т.д. Измерительные приборы и установки характеризуются пределами измерения и чувствительностью. Чувствительностью прибора или установки называют отношение перемещения указателя к вызвавшему его изменению измеряемой величины. Перемещение указателя обычно измеряют в миллиметрах или в делениях шкалы, нанесенной на приборе. На практике часто вводят вместо линейного перемещения угол поворота . Таким образом, чувствительность определяется как или (2.5) Иногда понятие чувствительности определяют как отношение сигналов на входе и выходе преобразователя. В зависимости от вида функции чувствительность может быть либо постоянной величиной ( пропорционально ), либо величиной, зависящей от . В первом случае прибор имеет линейную шкалу, во втором – нелинейную. Нелинейность шкалы обычно усложняет измерения, но иногда она позволяет увеличить чувствительность в нужной области значений измеряемой величины за счет ее уменьшения в других областях. Наряду с чувствительностью при измерениях используется пороговая чувствительность, т.е. минимальное изменение измеряемой величины, которое может быть отмечено данным прибором. Этот порог, очевидно, тем ниже, чем больше . Цена деления шкалы в случае приборов, шкала которых градуирована в единицах, пропорциональных линейному перемещению (т.е. в миллиметрах или в градусах), есть величина, обратная чувствительности Е (2.6) где по-прежнему имеет смысл линейного или углового перемещения. Величина удобнее, чем , для перевода отсчетов по прибору в показания прибора (соответствующие значения измеряемой величины). Точность прибора определяется погрешностью измерения этим прибором. В этом смысле между точностью и чувствительностью существует определенное соотношение. Однако такого принципа градуировки придерживаются далеко не всегда, и поэтому не следует путать точность и чувствительность. Точность прибора, как правило, указывается в его паспорте или на его шкале. Указывается максимальная абсолютная или относительная погрешность градуировки. Приборы и меры в зависимости от точности разделяются на классы: первый (высший), второй и т.д. Допускаемые погрешности для каждого класса определяются государственными стандартами на приборы соответствующего типа. Для некоторых типов приборов и мер (например, для электроизмерительных) класс точности выражается числом, указывающим в определенной форме основную погрешность градуировки, т.е. максимальную ошибку, допускаемую при работе в нормальных условиях. Так, например, для эталонов сопротивления, индуктивности и ёмкости класс – это число, выражающее в процентах относительную погрешность воспроизведения соответствующей величины. Если условия отклоняются от нормальных, то возникает дополнительная погрешность, величина которой определяется особыми условиями, различными для разных типов приборов. С учетом вышеизложенного, при однократном измерении величина, измеренная прибором, не может быть точнее минимального значения цены деления шкалы данного прибора. Поскольку обычно показания прибора не совпадают с целым числом делений его шкалы, то в качестве значения измеряемой величины берется показание прибора или с недостатком или с избытком в зависимости от положения указателя. Пусть, например, при измерении миллиметровой линейкой длины край предмета оказывается между 25 и 26 делениями. Длина предмета в этом случае будет равна 25 мм с недостатком или 26 мм с избытком. На практике обычно выбирается то показание линейки, которое ближе к краю предмета. Максимальная ошибка измерения длины предмета при этом не превышает 0,5 мм, т.е. половины цены деления линейки. Таким образом, если не указывается класс точности прибора, то за величину погрешности принимается половина цены деления шкалы прибора. Несмотря на многообразие физических величин, непосредственно измерять можно лишь некоторые из них. Примером таких непосредственных (прямых) измерений является измерение длин. Для измерения линейных величин пользуются различными приборами и инструментами. Наиболее простыми из них являются масштабная линейка, штангенциркуль и микрометр. Приборы и оборудование: штангенциркуль, линейка, микрометр, весы, образцы. Масштабная линейка представляет собой прямоугольную пластинку с нанесенными на ней миллиметровыми делениями. При этом ширина штриха находится в пределах 0.08÷0.15 мм. Допускаемая погрешность самой длины линейки нормируется стандартом:
При измерении длины предмета масштабной линейкой (например с ценой деления 1 мм) считают верными цифры, обозначающие число целых делений. Максимальная ошибка не превосходит половины цены деления линейки, т.е. 0,5 мм. Чтобы измерить длины с большей точностью, пользуются приборами с нониусом: штангенциркулем и микрометром. Линейный нониус состоит из двух перемещающихся одна относительно другой линеек с нанесенными на них шкалами: основной масштабной шкалой и дополнительной шкалой нониуса. Разберем общие принципы устройства нониусов, которые можно применять и к угловым нониусам. Одно деление шкалы нониуса меньше, чем одно или несколько (например ) делений основного масштаба на часть деления основного масштаба ( – целое число). Наиболее часто используются нониусы, содержащие 10 и 20 делений. Точностью нониуса называют величину , равную отношению цены наименьшего деления основного масштаба к числу делений нониуса . Цену делений основного масштаба либо указывают на самом приборе, либо легко определяют по цифрам, нанесенным на шкале основного масштаба. Для десятичного нониуса , мм, , вся длина шкалы нониуса, т.е. 10 его делений будут равны: мм. Десятичный нониус дает возможность измерять длину с точностью до 0,1 деления основного масштаба, он является самым простым. Шкала нониуса разбита на 10 равных делений (рис.2.1). Если нулевой штрих нониуса совпадает с каким либо штрихом масштаба (то совпадает и десятый штрих), но остальные штрихи нониуса не совпадают со штрихами масштаба (см. рис.2.1). Если же нулевой штрих не совпадает с масштабным, то найдется такой штрих шкалы нониуса, который совпадает с каким-либо штрихом основного масштаба (или они будут находится на наименьшем расстоянии, чем другие). В случае, изображенном на рис.2.2, точно с масштабным штрихом совпадает третий штрих нониуса. Второй штрих слева будет отстоять от масштабного штриха на 0,1 мм. Следующий штрих не будет совпадать с масштабным на 0,2 мм, а нулевой штрих нониуса не совпадает с масштабным уже на 0,3 мм. Следовательно, для нахождения десятых долей при помощи десятичного нониуса нужно номер “совпадающего” деления нониуса умножить на 0,1. Общая длина измеряемого отрезка на рис.2.2 будет равна 10,3 мм. Штангенциркуль (рис. 2.3) состоит из линейки 1 (штанги) с миллиметровыми делениями и подвижной рамки 2 с нониусом и закрепляющим винтом 4. На штанге и рамке имеются ножки 5 и 6, которые с внутренней стороны имеют плоские поверхности. При сомкнутых вместе ножках штангенциркуля отсчет по нониусу равен нулю. Измеряемый предмет помещается между ножками (при этом нужно избегать перекоса). При измерении штангенциркуль берут в правую руку, а измеряемый предмет придерживают левой рукой. Часто штангенциркули снабжают еще одной рамкой с закрепляющим и микрометрическим винтами. Для более точного отсчета измерения можно производить следующим образом. Измеряемый предмет слегка зажимают ножками. Затем закрепляют винт 4 и производят отсчет по нониусу. Для измерения внутренних размеров пользуются специально отшлифованными концами ножек 5 и 6, толщина которых известна и нанесена на них (в мм). В некоторых конструкциях штангенциркулей имеется соединенная с рамкой рейка, используемая для измерения глубины отверстий. Микрометр (рис. 2.4) состоит из скобы 1 с упором 2 и трубкой (стеблем) 3. В трубке имеется внутренняя резьба, в которую ввинчен микрометрический винт 4 с закрепленным на нем барабаном 5. На конце барабана имеется фрикционная головка (трещотка) 6. Действие микрометра основано на свойстве винта совершать при повороте его поступательное перемещение, пропорциональное углу поворота. При измерении предмет зажимают между пяткой и микрометрическим винтом. Для вращения барабана при этом пользуются фрикционной головкой. При определенной степени нажатия головка начинает проскальзывать и выдавать характерный треск. Этим приемом микрометрический винт предохраняется от порчи. На трубке 3 нанесены деления основной шкалы. Барабан 5 при вращении винта перемещается вдоль трубки. На барабане нанесена добавочная шкала. В микрометрах МК-25 шаг микрометрического винта 0,5 мм (шаг – это смещение барабана вдоль основной шкалы за один полный оборот барабана). При этом половинные деления, чтобы не загромождать шкалу, располагаются над прямой линией основной шкалы (рис. 2.5). Шкала барабана разбита на 50 делений. Цена деления барабана равна 0,01 мм (т.е. поворот барабана на одно деление соответствует продольному перемещению винта на 0,01 мм). Следует учесть, что последующее деление основной шкалы начинает показываться из-под края барабана несколько раньше момента прохождения нулевого деления шкалы барабана мимо продольной черты основной шкалы. Поэтому в случае, когда отсчет по барабану немного не доходит до 50, начавшее появляться деление основной шкалы не следует принимать во внимание. Перед началом работы с микрометром следует убедиться в его исправности. Перед измерением следует также проверить нулевую точку микрометра. Если при соприкосновении винта 4 с упором 2 против нулевого деления шкалы стоит ненулевое деление барабана, то следует учитывать эту систематическую ошибку прибора. Если отклонение велико, то микрометр требует регулировки. В лабораторной работе применяются электронные весы. Принцип действия весов основан на преобразовании силы тяжести взвешиваемого груза в аналоговый электрический сигнал, преобразовании его в цифровую форму и последующей цифровой обработке на однокристальной ЭВМ с выдачей результата на цифровой индикатор. Весы состоят из основания, пластмассового кожуха и грузоприемной чашки. В верхней части кожуха весов имеется кнопка включения питания [I/0] и кнопка [СБ], предназначенная для обнуления показаний индикатора при отсутствии груза. следующая страница >> |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|