Геометрической формы.
Цель работы: ознакомление с приборами и измерение линейных величин, привитие навыков обработки результатов с применением теории ошибок.
Оборудование: тела правильной геометрической формы, (параллелепипед, цилиндр, шар) весы и разновесы, штангенциркуль, микрометр.
Теоретическое введение.
Плотность вещества есть величина, измеряемая массой вещества, заключенной в единице объема. Если масса вещества m, а его объем V, то плотность тела 
определяется по формуле 
. (1)
В данной работе мы имеем дело с телами правильной формы. Их объемы вычисляются по известным формулам геометрии. Подставив значение объемов соответствующих тел в формулу плотности (1) получим формулу плотности для веществ соответствующих тел:
а) для параллелепипеда:
, (2)
где - l длина параллелепипеда, d –его ширина, h -высота, m -масса параллелепипеда.
б) для цилиндра:
, (3)
где d -диаметр цилиндра, h - высота цилиндра, m -его масса.
в) для шара:
, (4)
где d - диаметр шара, m -масса шара.
Массы тел написаны на измеряемых телах. Определяются линейные размеры тел правильной геометрической формы с помощью штангенциркуля или микрометра.
Описание приборов.
Штангенциркуль. Для измерения линейных размеров тел с точностью долей миллиметра служит штангенциркуль (рис. 1).
Рис.1 Общий вид штангенциркуля.
Штангенциркуль представляет собой прибор, имеющий две масштабные линейки. На неподвижной штанге А имеется линейка, разделенная на сантиметры и миллиметры. Вторая линейка находится на подвижной части штангенциркуля, которая называется нониусом Б. Обычно шкала нониуса имеет 10 делений, которые равны 9 делениям шкалы штанги. Следовательно, каждое деление нониуса короче деления неподвижной шкалы на 0,1 мм. Это число называется точностью нониуса. Для того, чтобы определить цену деления нониуса, необходимо нуль нониуса совместить с нулем деления шкалы неподвижной штанги и сосчитать, сколько делении шкалы штанги соответствует делениям нониуса.
Если n делений нониуса соответствует n-1 делений штанги с ценой деления а, то х× n = a(n-1), откуда можно переписать в виде a× x = 
. Величина называется точностью нониуса.
Определение размеров тел сводится к определению того, насколько сдвинулся нуль нониуса от нуля шкалы неподвижной штанги. Если нуль нониуса штангенциркуля устанавливается между двумя рисками линейки неподвижной штанги (например, между 5 и 6мм, см. рис. 2), то с помощью нониуса можно определить долю миллиметра. Для этого определяют такую риску на шкале нониуса, которая совпадает с риской неподвижной миллиметровой линейки. Зная цену деления нониуса запишем полученный результат в таблицу.
 |
Рис. 2 Определение размеров тел с помощью нониуса.
Микрометр. – прибор, позволяющий с более высокой точностью измерять размеры тел. На рис. 3. изображен общий вид микрометра.
Рис. 3. Общий вид микрометра.
Массивная скоба А имеет на одном конце опорную пяту Б, на другом –цилиндрическую трубку В с резьбой внутри, по которой перемещается винт. Шаг резьбы винта равен 0,5мм. Иначе говоря винт, повернутый на 3600, т.е. за один полный оборот перемещается поступательно на 0,5мм. Если винт повернуть на 0,02 окружности, то поступательное смещение будет равно 0,01мм. Винт соединен с другой, более широкой трубкой Г, которая вращается и перемещается вместе с винтом относительно внутренней неподвижной трубки В. На трубке Г нанесены 50 делении шкалы. Вдоль внутренней неподвижной трубки В нанесены штрихи неподвижной шкалы. С помощью подвижной шкалы и штрихом на барабане можно определить угол поворота подвижной трубки, а следовательно и поступательное движение винта с точностью до 0,01мм. Когда винт приведен в соприкосновение с опорной пятой Б, то нулевое деление трубки должно совпадать с предельным штрихом 0 неподвижной трубки В. Если совпадения нет, то отмечаются показания на круговой шкале. Это будет статистической ошибкой прибора. Она берется со знаком «плюс» или «минус».
На ручке микрометра установлена трещетка- дополнительная рукоятка Е, которой и следует вращать винт. При вращении трещетка издает звук, что свидетельствует о соприкосновении измерительной поверхности с исследуемым телом. Отчет по микрометру осуществляется следующим образом: к целому числу миллиметров, выступающих из под среза круговой шкалы прибавляют совпадающее с чертой число сотых, отсчитываемых по круговой шкале барабана. В случае, если над чертой неподвижной линейки появляется еще одно деление после отсчитанных целых миллиметров, выступающих из под среза круговой шкалы, то к полученному числу добавляют еще 0,5мм. Перед отсчетом следует зафиксировать положение винта специальным стопором Д.