Краткая теория. Лабораторная работа N

Лабораторная работа N

Определение объема и плотности тел правильной геометрической формы.

Цель работы:.

1. Научиться пользоваться штангенциркулем, микрометром, техническими весами.

2. Определить объем тела правильной геометрической формы и его плотность.

3. Освоить методы расчета погрешностей при прямых измерениях.

. i. ■. '■

Приборы и принадлежности:

1. Тела правильной геометрической формы (параллелепипед, цилиндр, шар, металлический стаканчик и т.д.).

2. Штангенциркуль.

3. Микрометр.

4. Весы технические и разновесы.

Литература:

1. Трофимова Т.И. Курс физики. М., 1990г., с. 478.

2. Грабовский Р.И. Курс физики. М., 1980г., с. 607.

Краткая теория.

Плотность вещества - это физическая величина, которая определяется массой вещества в единице объема. Если масса тела т, а его объем V, то плотность тела определяется по формуле:

(1)

В настоящей работе определяется плотность тел правильной геометрической формы; их объемы вычисляются по известным формулам стереометрии.

Для параллелепипеда:

(2)

(l_n-длина, d_n - ширина, h_n – высота параллелепипеда);
для цилиндра:

' (3)

(d_u -диаметр, п_ц - высота цилиндра);
для шара:

(4)

Массу тел находят взвешиванием на технических рычажных весах, а линейные размеры тел правильной геометрической формы определяют с по­мощью штангенциркуля и микрометра.

2.Описание приборов.

Для измерения линейных и угловых величин пользуются различными приборами и инструментами. Простейшие из них: линейка, штангенциркуль, мик­рометр, микроскоп, угломер и т.д.

Самый простой прибор для измерения длины - масштабная линейка. Расстояние между двумя соседними делениями линейки называется ценой одного деления. Обычно цена одного деления линейки равна 1 мм.

Штангенциркуль используется, для измерения линейных размеров тела с большей точностью, чем непосредственным отсчетом по масштабной ли­нейке. Штангенциркуль (рис. 1) состоит из стальной миллиметровой линейки (штанги) А, с одной стороны которой имеется неподвижная ножка В. Вторая ножка Д имеет шкалу нониуса С и может перемещаться вдоль линейки А. Шкала нониуса позволяет определять длину измеряемого предмета с точно­стью до сотых долей сантиметра или десятых долей миллиметра. Когда нож­ки В и Д соприкасаются - нуль линейки и нуль нониуса совпадают.

Для того чтобы измерить длину предмета М, его помещают между ножка­ми, которые сдвигают до соприкосновения с предметом (без сильного нажи­ма). После этого делают отсчет по линейке и нониусу и определяют длину предмета.

Определение размеров тел или расстояний сводится к определению то­го, на сколько сдвинут нуль нониуса от нуля шкалы штанги: по шкале штан­ги (линейки) отсчитывается целое число миллиметров до нуля нониуса, и прибавляются к этому значению десятые доли миллиметра, равные номеру черты нониуса, совпадающей с одним из делений шкалы штанги. Если ни одно из этих делений нониуса не совпадает ни с одним делением шкалы штанги, то берут тот номер деления, который ближе всего к какому-либо из делений шкалы штанги; в этом случае погрешность будет меньше половины точности, даваемой нониусом.

Штангенциркуль приспособлен также для измерения размеров отверстий. Для этого служат удлиненные в противоположном направлении концы ножек В и Д. Для измерения размера отверстия ножки В и Д раздвигают до касания их с внутренней поверхностью исследуемого тела и по нониусу отсчитывают размер отверстия.

С подвижной ножкой Д связана узкая планка П, которая перемещается по линейке и позволяет измерять штангенциркулем глубину отверстий.

Микрометр - это измерительный прибор с точным (микрометрическим) винтом для измерения контактным способом небольших линейных размеров с точностью до сотых долей миллиметра. Микрометрический винт представ­ляет собой стержень, снабженный точной винтовой нарезкой. Перемещение винтовой нарезки за один оборот называется шагом микрометрического вин­та.

Микрометр (рис. 2) состоит из двух основных частей: скобы Е и микро­метрического винта А.

Микрометрический винт А проходит через отверстие скобы Е с внутрен­ней резьбой. Против микрометрического винта А на скобе имеется плоский упор (пятка) Д. На микрометрическом винте закреплен полый цилиндр (ба­рабан) N с делениями по окружности (50 делений). При полном повороте ба­рабана винт перемещается на 0,5 мм, а так как барабан имеет 50 делений, то цена одного деления барабана равна 0,01 мм. При вращении микрометриче­ского винта барабан скользит по линейной шкале, нанесенной на стебле L. Стебель микрометра имеет шкалу и продольную линию.

Верхние и нижние риски шкалы сдвинуты относительно друг друга на 0,5мм; цифры проставлены только для делений нижней шкалы, т. е. нижняя шкала представляет собой обычную миллиметровую шкалу.

Для того чтобы микрометрический винт А передвинулся на 1 мм; необхо­димо сделать два оборота барабана. Таким образом, шаг микрометрического винта равен 0,5 мм.

Для измерения микрометром предмет помещают между пяткой Д и мик­рометрическим винтом А и вращают винт А за головку В, до тех пор, пока измеряемый предмет не будет зажат между упором Д и концом винта А. Что­бы обеспечить нормальный и всякий раз одинаковый нажим на измеряемое тело, вращение винта необходимо производить головкой В (трещеткой). Треск при вращении трещетки свидетельствует о том, что измерительные по­верхности соприкасаются с телом.

Отсчет по микрометру производят следующим образом. К целому числу миллиметров, выступающих из под среза барабана, прибавляют совпадаю­щее с продольной чертой число сотых, отсчитанных по круговой шкале.

Если над чертой вышло еще одно деление после отсчитанных целых миллиметров, то к полученному числу добавляют еще 0,5 мм.