Измерение штангенциркулем и обработка результатов измерений

Штангенциркулем измеряют высоту h и диаметр d цилиндра. Измерения проводят следующим образом:

1. Цилиндр помещают между ножками B и D штангенциркуля (слегка нажав ножки).

2. Измеряют длину и диаметр цилиндра и производят отсчет по шкале линейки А числа целых миллиметров k, расположенных слева от нулевого деления нониуса, и числа делений n шкалы нониуса, совпадающего с любым делением шкалы А. По формуле (4) делают подсчет. Измерения повторяют три раза, слегка поворачивая цилиндр между ножками.

3. Вычисляют абсолютную и относительную ошибки измерения. Результаты измерений записывают в таблицу результатов:

 

k	n	h	Dh		k	n	d	Dd
Ср. знач.

Рис. 3

Микрометрический винт. Микрометр

Микрометрический винт применяется в точных измерительных приборах (микрометр, микроскоп) и позволяет проводить измерения до сотых долей миллиметра.

Микрометрический винт представляет собой стержень, снабженный точной винтовой нарезкой.

Высота подъема винтовой нарезки за один оборот называется шагом микрометрического винта.

Микрометр (рис.4) состоит из двух основных частей: скобы B и микрометрического винта A.

Микрометрический винт А проходит через отверстие скобы В с внутренней резьбой.

Против микрометрического винта, на скобе, имеется упор Е. На микрометрическом винте закреплен полый цилиндр (барабан) C с делениями по окружности. При вращении микрометрического винта барабан скользит по линейной шкале, нанесенной на стебле D.

Наиболее распространен микрометр, у которого цена делений линейной шкалы стебля b = 0,5 мм. Верхние и нижние риски шкалы сдвинуты относительно друг друга на полмиллиметра; цифры проставлены только для делений нижней шкалы, т.е. нижняя шкала, представляет собой обычную миллиметровую шкалу (рис.5)

Для того чтобы микрометрический винт А передвинулся на 1 мм, необходимо сделать два оборота барабана С. Таким образом, шаг микрометрического винта равен 0,5 мм. У такого микрометра на барабане С имеется шкала, содержащая 50 делений. Так как шаг винта b = 0.5 мм, а число делений барабана m = 50, то точность микрометра мм.

Для измерения микрометром предмет помещают между упором Е и микрометрическим винтом А (рис. 4) и вращают винт А за головку М до тех пор, пока измеряемый предмет не будет зажат между упором Е и концом винта А (вращение винта А проводится только за головку М, так как в противном случае – легко сбить совпадение нулей шкалы стебля D и барабана)

Числовое значение L, измеряемого предмета (в данной работе измеряют толщину проволоки и пластинки), находят по формуле

 

, (5)

 

где k – число наименьших делений шкалы, b – цена наименьшего деления шкалы, m – число делений на шкале барабана, n – номер того деления барабана, который в момент отсчета совпадает с осью шкалы стебля D.

Так как в данной работе применяется микрометр у которого b = 0,5 мм, m = 50, то формула (5)принимает вид:

 

мм.

На рис. 5 отсчет по микрометру показывает:

 

мм.

 

Измерение микрометром и обработка результатов измерений

1. Измеряемый предмет (толстую проволоку или металлическую пластинку) помещают между упором Е и концом микрометрического винта А.

2. Находят значения k и n по шкале стебля D и барабана С. По формуле (6) проводят подсчет искомых величин.

3. Измерения диаметра проволоки L и толщины пластинки h повторяют не менее пяти раз в различных местах.

4. Вычислить абсолютную и относительную ошибки измерений. Результаты измерений и вычислений записать в таблицу:

 

№

Проволока

Пластина

k

n

L

DL

Lист

k

n

h

Dh

hист

Среднее значение

 

Контрольные вопросы

1. Как измерить с помощью нониуса линейные размеры тела?

2. Что собой представляет линейный нониус?

3. Чему равна точность нониуса?

4. Что называется шагом микрометрического винта?

5. Как измерять микрометром размеры предмета?

Лабораторная работа 1.2

Определение момента инерции махового колеса и силы трения в опоре

Цель работы: определить момент инерции махового колеса и силы

трения в опоре.

Краткая теория

 

Закон сохранения энергии. В замкнутой системе энергия не исчезает и не возникает. Она только переходит из одной формы в другую.

Частным случаем этого закона является закон сохранения полной механической энергии. В замкнутой системе консервативных сил полная механическая энергия остается неизменной:

 

Е_кин+Е_пот = сonst,

где Е_кин= – кинетическая энергия, которой обладает любое тело массы m, движущееся со скоростью V;

Е_пот=mgh – потенциальная энергия тела, она определяется взаимным расположением тел h<<R_З.

Консервативными силами называются силы, работа которых не зависит от формы траектории, а зависит только от начального и конечного положения тела. Например, силы упругости, тяготения.

Диссипативными силами называют силы, работа которых зависит от длины и формы траектории. Например, силы трения.

Если в системе присутствуют диссипативные силы, то часть механической энергии переходит в тепловую.

Моментом инерции тела относительно данной оси вращения называется физическая величина, характеризующая меру инертности тела при изменении угловой скорости под действием вращающего момента. Момент инерции тела относительно данной оси вращения является величиной скалярной.

Моментом инерции материальной точки относительно произвольной оси называется произведение массы m этой точки на квадрат расстояния до оси:

 

J=mr².

Момент инерции твердого тела относительно какой–либо оси равен сумме моментов инерции всех точек тела относительно этой оси:

.

Для сплошного тела момент инерции относительно какой–либо оси вычисляется:

,

где r – плотность, dV – элементарный объем.

Так как момент инерции зависит от оси вращения, то при определении момента инерции необходимо указывать ось вращения.

Вращающееся тело обладает кинетической энергией вращательного движения:

,

где J – момент инерции тела, ω– его угловая скорость.