Лабораторная работа №1 определение плотности однородного твёрдого тела правильной геометрической формы.

Цели работы:

1. Изучить устройство штангенциркуля и научиться измерять линейные размеры тела с его помощью.

2. Изучить устройство микрометра и научиться измерять линейные размеры тела с его помощью.

3. Изучить правила пользования весами и научиться измерять массу тел с помощью технических или электронных весов ВЛТЭ-1100.

Приборы и принадлежности: технические весы с разновесом или электронные весы, штангенциркуль, микрометр, однородное твёрдое тело.

Теоретическое введение.

Плотностью однородного тела называется физическая величина численно равная массе, заключённой в единице объёма этого тела.

Плотность однородного тела вычисляется по формуле:

,

где - плотность,- масса тела,- его объём.

А) измерение массы.

Измерение массы на технических весах.

В работе с техническими весами следует руководствоваться следующими обязательными правилами (см. паспорт к весам):

1. При помощи регулируемых ножек установить весы по имеющемуся на них отвесу.

2. Освободить коромысло весов с ненагруженными чашками и убедиться в том, что оно свободно качается, причём стрелка-указатель колеблется около нулевого деления шкалы (равновесие регулируется винтами, расположенными на обоих концах коромысла). В нерабочем состоянии коромысло весов фиксируется (арретируется) в таком положении при котором опорные призмы оказываются не нагруженными. Фиксация и освобождение коромысла производится при помощи специального приспособления называемого арретиром. Арретир включается и выключается поворотом рукоятки, расположенной на передней стороне основания весов.

3. Любое изменение нагрузки весов производится только тогда, когда весы арретированы (зафиксированы).

4. Взвешиваемое тело и гири помещать на середину чашек весов.

5. Брать гири и ставить их назад в гнёзда ящика разновеса только пинцетом. Для больших гирь можно использовать специальную салфетку.

Измерение массы на электронных весах:

1. При помощи регулируемых ножек установить весы горизонтально по имеющемуся на них уровню.

2. Включить весы и дать им немного прогреться. В ненагруженном состоянии показания весов должны быть нулевые.

3. Поставить груз в центр чашки весов и записать показания.

Задания:

1. Измерьте массу тела с помощью электронных или технических весов и запишите результат в таблицу. Провести все необходимые прямые изменения с надёжностью не ниже ρ= 0,90 .

2. Оцените погрешность измерения массы на весах с помощью паспорта прибора и набора гирь (для технических весов). Запишите ее в таблицу.

3. Найдите относительную погрешность измерения массы по формуле _m= m/m . и занесите ее в таблицу.

Б) измерение штангенциркулем.

Штангенциркуль представляет собой прибор для измерения линейных размеров тел. Он состоит из штанги 1 с измерительными губками 2 и 3, подвижной рамки 4 с измерительными губками 5 и 6 и рейки.

При измерении наружного размера тело помещают между губками 3 и 6. Губки 2 и 5 используются при измерении внутренних размеров, а рейка - при измерении глубин. Вдоль штанги нанесена шкала с миллиметровыми делениями. На скошенном краю рамки, скользящей по штанге, нанесена маленькая вспомогательная шкала, называемая нониусом и предназначенная для увеличения точности измерения в несколько раз. Использование нониуса основано на том, что факт совпадения двух штрихов или несовпадения наш глаз фиксирует хорошо. Оценить же расстояние между двумя штрихами гораздо сложнее. Ширина делений на нониусе делается на 0,1 (0,05) короче, чем ширина делений основной шкалы.

Рассмотрим случай, когда начало нониуса совпадает с одним из делений основной шкалы (рис.6). Тогда первое деление нониуса отстаёт от ближайшего деления шкалы справа на 0,1 мм, второе на 0,2 мм, ... , седьмое на 0,7 мм и т.д.

При сдвиге нониуса вправо на 0,2 мм, лучше всего с делением основной шкалы совпадёт второе деление, при сдвиге на 0,6 мм совпадает шестое деление нониуса и т.д. Таким образом, в любом положении только одно из делений нониуса совпадёт с одним делением основной шкалы.

Минимальное изменение длины, регистрируемое нониусом, равно его точности . Поэтому  можно рассматривать как цену деления штангенциркуля.

Эта же величина принимается за систематическую погрешность штангенциркуля.

Перейдём к измерению с помощью нониуса. На рис. 7 видно, что расстояние, на которое сдвинулось нулевое деление нониуса равно диаметру измеряемого цилиндра. В нашем случае оно 2 мм < < 3 мм. Т.к. деления основной шкалы везде одинаковые и совпало 6-е деление нониуса, значит, нониус сдвинут вправо на 0,6 мм от пятого деления основной шкалы. Следовательно.

Всегда легко определить целое число миллиметров, число же десятых долей определяется на основании совпадения делений нониуса и основной шкалы. Мы рассмотрели простой наглядный случай, когда ширина делений основной шкалы (1мм) отличалась от ширины делений нониуса на 0,1 мм. Возможны нониусы с шириной 1,9 мм; 2,9 мм; 1,95 мм и др.

Задания:

1. Изучить устройство штангенциркуля.

2. Определите ширину делений нониуса, основной шкалы. Чему равна ошибка прибора _h? Занесите ее в таблицу.

3. Измерьте с помощь штангенциркуля линейные размеры тела. Результаты занесите в таблицу. Провести все необходимые прямые изменения с надёжностью не ниже ρ= 0,90

4. По формуле (5) вычислите среднее арифметическое измеренных значений и занесите его в таблицу.

5. Найдите случайную ошибку либо по формуле , гдеn число измерений, либо с помощью калькулятора, имеющего функцию статистических расчетов. Запишите ее в таблицу.

6. По формуле (8) найдите полную ошибку h измерений, а по формуле (2) относительную ошибку. Занесите их в таблицу.