Определение плотности тел правильной

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.