Правильної геометричної форми

 

Мета роботи:

1. Набути навичок використання вимірювальних приладів.

2. Оволодіти методикою опрацювання результатів прямих і непрямих вимірів

 

густина речовини – це фізична величина, що визначається кількістю речовини m (по масі) у одиниці його об'єму V

(1.1)

Наведена формула визначає методику вимірювання густини речовини, яка має включати наступні операції:

1. Вимірювання маси тіла;

2. Вимірювання об'єму тіла;

3. Обчислення густини.

 

В лабораторній роботі маса тіла знаходиться шляхом зважування на рівноплічних вагах. Вага тіла - це сила притяжіння до землі, але при врівноважених вагах сили притяжіння тіла і важків однакові

. (2.1)

Тому можна вважати однаковими і маси. При цьому необхідно забезпечити приблизно однакові об'єми зважуваного тіла і важків, аби вважати несуттевим виштовхуючу дію сили архімеда. Не врахування цього впливового фактора може привести до появи суттєвої методичної похибки, як наприклад при зважуванні колби з газом.

Якщо << , то інструментальна похибка вагів, яка становить половину маси найменшого важка, буде визначати похибку зважування .

В лабораторній роботі знаходиться об'єм тіла правильної геометричної форми – циліндра, шляхом вимірювання його висоти h і діаметра d, з наступним обчисленням об'єму за формулою

. (3.1)

Таке твердження справедливе для однорідного тіла. До того ж, при вимірюванні об'єму в такий спосіб може виникнути методична похибка через відхилення форми тіла від правильної, тобто реальне тіло може мати різний діаметр на різній висоті чи еліптичну форму в перерізі, або різну висоту по різні боки циліндру. Оскільки виключити такого роду похибку практично неможливо, то вимірюючи висоту циліндра вздовж його образуючих по різні боки 5-7 разів, а також, вимірюючи діаметр 5-7 разів на різних висотах і обертаючи навколо власної вісі, можна статистичними методами оцінити цю складову похибки. Така процедура дозволяє цим методичним похибкам надати властивостей випадкових похибок, які визначаються за методикою визначення похибок при прямих вимірах.

В якості систематичної похибки визначення розмірів приймаємо інструментальну похибку вимірювального приладу (штангенциркуля).

Прилади та обладнання.

1. терези з вижками;

2. штангенциркуль;

3. набір тіл циліндричної форми.

Хід виконання роботи

1. Визначити масу m тіла, зважуючи його на технічних вагах. Вимір зробити 5-7 разів.

2. Штангенциркулем виміряти діаметр d досліджуваного циліндра. Виміри

повторити 5-7 разів на різних рівнях від основи, повертаючи щоразу циліндр навколо осі.

3. Штангенциркулем виміряти висоту h досліджуваного циліндра. Виміри

повторити 5-7 разів, повертаючи щораз циліндр навколо осі.

4. Результати вимірів занести в Таблицю 1.1.

 

Таблиця 1.1.

	m (грам)	h (мм)	d (мм)
№ п/п

 

Оцінками істинного значення виміряних величин m, h,d будуть їх середньоарифметичні значення разом з обчисленими довірчими інтервалами по методиці (див.розділ 2) опрацювання результатів прямих вимірів. Результати розрахунків занести в Таблицю 1.1.

Питому густину з урахуванням (1.1., 3.1) та данних Таблиці 1.1. знаходимо за формулою

. (4.1)

Довірчу межу виміряної величини знаходимо, використовуючи методику опрацювання результатів непрямих (посередніх) вимірів (див.розділ 3) за формулою

. (5.1)

Виміряне значення питомої густини запишемо так

. (6.1)

Використання Мсad: ПрикладвикористанняМсad для знаходження величин r, Dr, наведений в методичному посібнику [4.1].

Контрольні запитання

1. Що таке «густина речовини» і як вона може бути визначена?

2. Які похибки вимірювання методичного характеру притаманні застосованому в лабораторній роботі методу визначення густини?

3. Що таке інструментальна похибка вимірювання і як її оцінити?

4. Яка різниця між поняттям «похибка вимірювання» і «границя довірчого інтервалу похибки»?

5. В чому полягає суть поняття «прямі виміри» і в який спосіб оцінюється довірчий інтервал виміряної величини при прямих вимірах?

6. В чому полягає суть метода визначення границі довірчого інтервалу похибки вимірювання при непрямих (посередніх) вимірах?

 

Література

 

1.1. Зайдель А. Н. Ошибки измерений физических величин. Л.: Наука, 1974,-108 с.

2.1..Бурдун Г. Д., Марков Б. Н. Основы метрологии. 2-е изд. М.: Изд-во стандартов, 1975.- 335 с.

3.1. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высш. шк., 2000. – 478 с.

4.1..Опрацювання результатів вимірювання при виконанні лабораторних робіт фізичного практикума з використанням математичної системи Mcad. (Методичні вказівки до лабораторного практикуму для студентів усіх спеціальностей). А.О.Потапов, А.І.Мотіна. - К.: КНУТД, 2004.- 112 с.

 

Лабораторна робота №2