Экспериментальная часть.
ЗАДАНИЕ 1. Изучите конструкцию штангенциркуля и методику измерения. Измерьте диаметр стержня штангенциркулем.
1.1. Изучите конструкцию штангенциркуля и методику отсчета по нониусу. Определите и запишите в отчет следующие характеристики:
а) цену деления шкалы штангенциркуля;
б) полное число делений на нониусе;
в) точность нониуса (приборную погрешность штангенциркуля);
г) предел измерения данного штангенциркуля.
1.2. Выполните измерения с помощью штангенциркуля:
Сдвиньте губки и убедитесь, что нуль нониуса совпадает с нулем неподвижной шкалы.
Раздвиньте губки, охватив ими измеряемый предмет.
Зафиксируйте подвижную штангу в этом положении.
Снимите показания шкалы и запишите результат однократного прямого измерения с указанием ошибки этого измерения.
Рассчитайте относительную погрешность измерения и запишите окончательный результат в виде:
l=(l±Δl)
ед.изм.;
.
1.3. Измерьте диаметр стержня штангенциркулем не менее 10 раз, результаты измерений занесите в таблицу, рассчитайте абсолютную и относительную погрешности измерений с надежностью = 0,9.
Таблица результатов измерений
|
№
|
xi |
|
xi |
(xi)2 |
|
|
Sx |
сравнить с и |
|
|
,% |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x
Окончательный результат измерения запишите вне таблицы в виде:
ЗАДАНИЕ 2. Ознакомьтесь с устройством электронного штангенциркуля и методикой измерения. Измерьте диаметр стержня электронным штангенциркулем.
Электронный штангенциркуль предназначен для измерения наружных и внутренних размеров изделий в интервале от 0 до 150 мм.
ВНИМАНИЕ: электронные приборы с цифровой индикацией имеют приборную погрешность, указанную в паспорте прибора. Для электронного штангенциркуля она равна 0,03 мм.
2.1. Ознакомьтесь с устройством электронного штангенциркуля.
2.2.Порядок работы:
ВНИМАНИЕ! Производить измерения можно, пользуясь только колесом для передвижения ползунка.
1) Включите штангенциркуль, нажав кнопку «on/off».
Выберите необходимые единицы измерения – мм или дюймы, нажав кнопку «мм/ in».
3) Проведите измерения.
4) Выключите штангенциркуль.
2.3. Измерьте диаметр стержня электронным штангенциркулем не менее 10 раз, результаты измерений занесите в таблицу, рассчитайте абсолютную и относительную погрешности измерений с надежностью = 0,95. Запишите результат измерения.
ЗАДАНИЕ 3. Изучите конструкцию микрометра и методику измерения. Измерьте диаметр стержня микрометром
3.1. Изучите конструкцию микрометра. Определите и занесите в отчет
следующие технические параметры микрометра:
а) предел измерения;
б) шаг микрометрического винта (для этого поверните барабан на 360° и посмотрите на сколько мм произошел сдвиг);
в) цену деления барабана;
г) приборную погрешность микрометра.
3.2. Выполните измерения микрометром:
А
Поверните винт за головку до упора. Нуль шкалы барабана должен совпадать с горизонтальной линией начала отсчета. Если это не так, отметить сдвиг нуля.Измеряемую деталь помещают между винтом и упором . Затем, вращая винт за головку доводят его до соприкосновения с деталью. Измеряемый предмет зажимается плотно, но без перенапряжения, после чего головка винта прокручивается, издавая треск.
Произвести отсчет показаний микрометром (см. выше).
3.3. Измерьте диаметр стержня микрометром не менее 10 раз, результаты измерений занесите в таблицу, рассчитайте абсолютную и относительную погрешности измерений с надежностью = 0,95. Запишите результат измерения.
ЗАДАНИЕ 4. Ознакомьтесь с устройством оптиметра и методикой измерения. Измерьте толщину слюдяной пластинки.
Оптиметр вертикальный предназначен для контактных измерений наружных линейных размеров Механические и оптические соотношения всей системы оптиметра подобраны таким образом, что видимое в окуляр смещение на одно деление соответствует осевому перемещению измерительного штифта на 0,001 мм. Шкала с помощью оптического устройства проецируется на экран, расположенный на проекционной насадке.
5.1.Ознакомьтесь с устройством оптиметра.
5.2. Выполните измерения с помощью оптиметра:
Установите нулевое положение шкалы или отметьте сдвиг нуля.
2. Поместите измеряемый предмет между наконечником и предметным столом.
3. Снимите показания, учтите сдвиг нуля.
5.3. Измерьте толщину слюдяной пластинки оптиметром 5 раз, результаты измерений занесите в таблицу, рассчитайте абсолютную и относительную погрешности измерений с надежностью = 0,95. Запишите результат измерения.
ЗАДАНИЕ 5. Определите объем стержня, выведите формулу для расчета ошибки измерения объема как результата косвенного измерения.
Объем (V) стержня (цилиндра) определяется по формуле:
где d - диаметр цилиндра, h - высота.
Измерьте
высоту стрежня штангенциркулем, запишите
результат измерения с указанием
погрешности этого измерения. Рассчитайте
погрешность измерения объема, оцените
вклад, вносимый в величину ошибки,
погрешностями измерений высоты, диаметра,
величины
.
Вопросы для самостоятельной работы:
1.Запишите результат измерения 22,5814 мм, если оно выполнено штангенциркулем, микрометром, оптиметром. Оцените относительную погрешность этих измерений.
2.Шаг винта микрометра 0,5 мм. При измерении этим микрометром диаметра проволоки винт поворачивается на 4,5 поворота от нулевого положения. Каков диаметр проволоки?
3.Чтобы определить объем шара, измерили его радиус индикатором часового типа; результат измерения составил 5,45 мм. Найти объем, абсолютную и относительную ошибки определения объема?
4.При измерении площади прямоугольника с помощью ученической линейки получены следующие результаты: длина 30 мм, ширина 10 мм. Определить его площадь, ошибку измерения площади, относительную погрешность измерения площади. Измерение какой величины вносит большой вклад в результат измерения.
5.Ребро кубика было измерено микрометром, его длина составила 7,42 мм, Вычислить объем кубика, ошибку измерения объема, относительную погрешность измерения объема.
6.Ширина комнаты была измерена рулеткой с ценой деления 1 см, длиной 5 м, она составила 7,2 м. Это же измерение было выполнено ученической линейкой длиной 30 см. Какое измерение точнее и почему?
7.Расположите эти величины в порядке возрастания длины: расстояние от Земли до Луны, средний радиус Земли, размер атома, расстояние между Иркутском и Ангарском , глубина озера Байкал.
8.Сколько полных поворотов микрометра соответствует перемещению на 12 мм?
9.Метр равен 1650763,73 длин волн в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2p10 и 5d5 атома криптона-86. Рассчитайте длину волны этого излучения.
Единица длины с помощью криптонового эталона воспроизводилась с относительной погрешностью 3*10-8. Найдите абсолютную погрешность этого измерения.
10.Во сколько раз световой год больше диаметра Земли?
11.Одна морская миля 1852 м. Рассчитайте расстояние между Иркутском и Москвой в морских милях.
12.Во сколько раз ядро атома водорода меньше самого атома?
13.Что такое нониус? Чему равна цена деления штангенциркуля, если нониус имеет 20 делений?
14.Длина и ширина листа писчей бумаги измерены штангенциркулем и равны 29,7 см , 21 см. Толщина листа измерена оптиметром и составила 55 делений. Найти относительную ошибку измерений толщины, длины, ширины, объем листа, абсолютную ошибку измерения объема, относительную ошибку. Какой из параметров вносит больший вклад в величину ошибки измерения.
Лабораторная работа № 3.