Конструкція та принцип зважування на торсійних вагах

Зовнішній вигляд торсійних ваг представлено на рис.9. Вони відрізняються від аналітичних ваг як за конструкцією, так і за принципом дії. Зважування на них проводиться також дуже швидко і з досить великою точністю. Межа вимірювань приводиться на передній панелі ваг.

Торсійні ваги бувають двох типів:

Ø з нерухомою шкалою циферблата й рухомою стрілкою або

Ø з рухомою шкалою циферблата й нерухомою стрілкою.

Механізм ваг (рис.9) змонтований на металічній плиті 1 і прикритий корпусом 2. Плита опирається на прикріпленій до неї підпорі та на двох регульованих гвинтах 3, що служать для установки ваг за рівнем. Правильна установка ваг контролюється рівнем 4, що знаходиться в передній частині корпуса ваг. Чаша 5 знаходиться на кінці рухомого важелю й захищена скляними дверцятами 6, які оберігають зважуване тіло від впливу зовнішнього середовища. Праворуч від корпусу знаходиться регулювальна головка 7, що використовується для виведення нерухомої стрілки на нульову поділку шкали. Головка 7 обертає барабан зі шкалою, за якою визначають вимірювану величину. Праворуч корпусу знизу знаходиться головка 9, що дозволяє блокувати рухливий важіль у випадку довготривалого простою ваг чи транспортування.

 

 

Приготування до зважування

 

1. При закритих дверцятах слід розблокувати ваги шляхом повороту головки 9 на 180⁰С у положення „0” (в положенні „z” ваги заблоковано).

2. Після цього повертають лівою головкою 8 шкалу доти, поки рухома стрілка не займе положення на червоній рисці, що визначає положення рівноваги важеля.

3. Далі правою головкою 7 наводять нерухому стрілку на нульову поділку шали.

 

Порядок зважування

 

1. Відкрити дверцята 6 ваг.

2. Предмет, призначений до зважування, акуратно щипцями покласти на чашу 5 чи підвісити на крючок.

3. Закрити дверцята 6.

4. Ліву головку 8 повернути лівою рукою від себе доти, поки рухома стрілка не виявиться на червоній рисці. Поворот головки зумовлює поворот рухомої шкали.

5. Масу зважуваного предмету визначають за рухливою шкалою в точці, на яку вказує стрілка.

6. Після закінчення вимірювання встановити шкалу за допомогою головки 8 у вихідне (нульове) положення, акуратно зняти зважуваний предмет і закрити дверцята.

 

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитися з будовою вимірювальних приладів.

2. Перед початком вимірювань перевірити правильність установки і рівновагу ваг, нульові відліки штангенциркуля і мікрометра. Встановити похибки приладів.

3. Виконавши кілька попередніх вимірювань, навчитися працювати з приладами.

4. Визначити масу зразків. Зважування кожного зразка здійснюється один раз. Абсолютна похибка при зважуванні маси рівна половині точності ваг.

5. Виміряти лінійні розміри зразків з допомогою штангенциркуля та мікрометра. Вимірювання кожної величини необхідно провести не менше семи разів у різних місцях зразка.

6. Обчислити середнє значення вимірюваних величин і їх середні абсолютні похибки (див додатки 1 і 2, що приведено в кінці посібника).

7. Результати вимірювань для вказаного викладачем зразка занести у відповідні таблиці (див. таблиці 1-2).

8. Обчислити величину густини зразків і оцінити абсолютну та відносну похибки (див. приклад розрахунку похибки, який приведено нижче), результати занести в таблицю 3.

 

І. Найменування тіла – циліндр.

 

Таблиця №1. Вимірювання діаметра циліндра

№	, мм	, мм	, мм	, мм^2	, мм			, мм	, %

 

Таблиця №2. Вимірювання висоти циліндра

№	, мм	, мм	, мм	, мм^2	, мм			, мм	, %

 

Таблиця №3. Визначення густини тіла циліндричної форми

, кг/м^3	, кг/м^3	, %

 

Приклад розрахунку похибки для циліндра згідно формули

.

1. Обчислити середнє значення густини тіла за формулою:

.

2. Знайти абсолютну похибку вимірювань за формулою:

,

де – часткові похідні функції по змінних , відповідно, які взяті при .

Оскільки

, , ,

то формула для розрахунку абсолютної похибки визначення густини тіла циліндричної форми набуде такий кінцевий вигляд:

.

3. Обчислити відносну похибку визначення густини згідно формули:

.

 

Зміст звіту

Формули для розрахунку густини, абсолютної та відносної похибок визначення густини для кожного з наданих викладачем тіл (паралелепіпед, куля чи циліндр); таблиці результатів; оцінка похибок вимірювань, кінцевий результат, висновки.

 

5. Контрольні питання

 

1. Як побудований кожний з вимірювальних приладів (штангенциркуль, мікрометр, аналітичні та торсійні ваги)?

2. Що таке штангенциркуль, ноніус і принцип вимірювання довжини тіл з їх допомогою?

3. Будова мікрометра та принцип вимірювання довжини з його допомогою.

4. Яка точність вимірювання штангенциркулем, мікрометром і технічними вагами, що використовуються в роботі?

5. Які межі вимірювання даними приладами?

6. Як визначається абсолютна похибка окремих прямих вимірювань?

7. Як оцінити похибку непрямих вимірювань?

8. Чи співпадають між собою – в межах похибок – дані вимірювання одного і того ж тіла, зроблені на різних ділянках?

9. Як можна встановити, що відхилення форми вимірюваного тіла від правильної носить випадковий, або, навпаки, регулярний характер?

 

Література

 

1.В.М. Авдусь. Практикум по загальній фізиці. М.– 1971.– С. 6-30.

2.В.Є.Винниченко. Фізичний практикум. Київ: „Радянська школа”.– 1959.

3.Эссаулова И.А. и др. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике.М.: „Высшая школа”.– 1987.

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2