Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Февраля 2012 в 17:20, статья
Для вимірювань, які не вимагають високої точності, застосовують масштабні лінійки, складні метри, рулетки.
Масштабна лінійка
Масштабні лінійки бувають одношкальні та двошкальні, жорсткі чи пружні з межами вимірювань 150 - 1000 мм. Шкала лінійок має ціну поділки 0,5 чи 1 мм, що дає похибку при вимірюваннях ~0,25 мм та ~0,5 мм відповідно.
ВИМІРЮВАЛЬНІ
ПРИЛАДИ
1.
Вимірювання лінійних
величин
Для
вимірювань, які не вимагають високої
точності, застосовують масштабні лінійки,
складні метри, рулетки.
Масштабна лінійка
Масштабні лінійки бувають одношкальні та двошкальні, жорсткі чи пружні з межами вимірювань 150 - 1000 мм. Шкала лінійок має ціну поділки 0,5 чи 1 мм, що дає похибку при вимірюваннях ~0,25 мм та ~0,5 мм відповідно.
Для
лінійних вимірювань з більш високою
точністю застосовують штанґенциркулі,
мікрометри, катетометри та ін.
Штанґенциркуль
Щтанґенциркуль складається зі сталевої масштабної лінійки 1, яка поділена на сантиметри і міліметри (рис.1.). На початку лінійки закріплені нерухомі губки 2. По лінійці переміщується рамка 4, яка складає одне ціле з губками 3. Ці губки паралельні до губок 2 та можуть підходити до них впритул. Рамку можна закріпити у потрібному положенні ґвинтом 6.
У
рамці є вікно 5,
нижній край якого розташований напроти
поділок масштабної лінійки. На цьому краю нанесені
поділки дещо іншого масштабу, ніж поділки
основної шкали. Ця додаткова лінійка
має назву лінійний
ноніус. Шкала найпростішого
ноніуса будується так, щоб m поділок
ноніуса відповідали m-1 поділці
основної шкали. Нехай ціна поділки
основної шкали х0, а шкали ноніуса
– х. Тоді довжина відрізка
до збігу поділок
mx = (m – 1)x0 ,
звідки:
x
=
x0 –
Різниця
між ціною поділки основної шкали
і ціною поділки ноніуса
Як бачимо, точність ноніуса дорівнює ціні поділки шкали масштабної лінійки, поділеної на число поділок ноніуса.
Виберемо m=10, а х0=1 мм. Якщо сумістити нульову поділку шкали такого ноніуса з нульовою поділкою основної шкали, 10-та поділка ноніуса виявиться суміщеною з 9-тою поділкою масштабної лінійки (Рис.2а). При цьому 1-ша поділка ноніуса не дійде до 1-ї поділки лінійки на 0,1 мм, 2-га поділка ноніуса не дійде до 2-ї поділки шкали лінійки на 0,2 мм і т.д. (рис.2а).
Шкали
штанґенциркуля наносяться таким чином,
що при зсунутих губках нуль шкали
ноніуса і нуль основної шкали
співпадають. При вимірюванні довжини
штанґенциркулем предмет
Довжина предмета L дорівнює віддалі від нуля основної шкали до нуля зміщеного ноніуса і складається з цілого числа k поділок основної шкали L0 = kx0 та деякої частини наступної поділки основної шкали – відрізка L (рис.2б): L = L0 + L
Знаходимо поділку ноніуса (наприклад n), що співпадає з поділкою основної шкали (k + n), тоді:
L = nx0 – nx = n x.
Отже:
Звідси
випливає правило відліку довжини
з допомогою ноніуса:
Вимірювана
довжина L дорівнює сумі числа
малих поділок основної шкали (kx0)
і точності ноніуса Dx, помноженої на номер
n його поділки, яка співпадає з поділкою
основної шкали
Якщо при вимірюванні не виявиться жодної поділки ноніуса, яка співпадала би точно з поділкою основної шкали, то відлік береться по тій поділці, яка розміщена найближче до одної з поділок основної шкали масштабної лінійки. Величина незбігання не перевищує половини точності ноніуса х. Отже, похибка відліку по ноніусу дорівнює половині його точності.
Мікрометр
На кінцях масивної стальної скоби 1 (рис.3) знаходяться один напроти одного нерухома опорна п’ята 2 і наконечник мікрометричного ґвинта 4. Ґвинт обертається у втулці 3, вздовж якої ззовні нанесена шкала з поділками через 0,5 мм. На ґвинт насаджено барабан 5, край якого при обертанні ґвинта переміщається відносно шкали, нанесеної на втулці.
По краю барабана нанесена
шкала, яка ділить обвід
Рис.3.
На кінці ґвинта є пристрій 6 для обертання барабана, який називається тріскачкою. Обертання передається від тріскачки до ґвинта завдяки тертю, внаслідок чого при досягненні певної сили натиску наконечника ґвинта на опорну п’яту чи на вимірюваний предмет подальше обертання ґвинта припиняється.
Якщо наконечник ґвинта і опорну п’яту звести разом, край барабану буде проти нульової поділки шкали, нанесеної на втулці, а нульова поділка шкали барабана співпадає з поздовжньою лінією, нанесеною на втулці.
При роботі з мікрометром
Наприклад:
Перед
вимірюваннями мікрометром
2.
Вимірювання часу
При
вимірюванні невеликих проміжків часу
користуються секундомірами: механічними,
електричними та електронними.
Електричний секундомір має на циферблаті дві колові шкали. Зовнішня, більша, визначає десяті та соті частки секунди, а внутрішня, менша – цілі секунди. Ввімкнення і вимкнення приладу проводиться вимикачем, розміщеним на столі поряд із секундоміром. Повернення стрілок у нульове положення проводиться натисканням металевого стрижня на правій бічній поверхні корпусу секундоміра.
Точність
для секундомірів
з ручним вмиканням
приймається рівною 0,2
секунди. Це
зумовлено тим, що людина не може роздільно
сприймати проміжки часу, менші за 0,1 секунди.
Тому при вимірюваннях експериментатор
буде допускати помилки незалежно від
точності секундоміра: у момент ввімкнення ±0,1
с, у момент
вимкнення також ±0,1с.
Отже, максимальна похибка становитиме ±0,2
с.
3.Вимірювання
температури
Для вимірювання температури використовують такі фізичні властивості речовин, які однозначно змінюються при зміні температури і легко можуть бути виміряні. Це: лінійне і об’ємне розширення, зміна тиску, виникнення термоелектрорушійної сили, зміна електричного опору, деякі магнітні та оптичні властивості.
Відлік температур здійснюють за температурними шкалами: термометричній (наприклад, шкала Цельсія) і термодинамічній (шкала Кельвіна).
Для побудови термометричної шкали вибирають дві постійні температури (реперні точки). Наприклад, за 00 приймають температуру плавленні льоду і за 1000 температуру кипіння води при нормальному тиску. Якщо у цьому температурному інтервалі вимірювати величину об’ємного розширення ртуті, яка знаходиться у балоні, що з’єднаний з капіляром, то, поділивши видовження ртутного стовпа у капілярі на 100 рівних частин, отримаємо шкалу Цельсія (0С).
Побудова термодинамічної температурної шкали ґрунтується на другому законі термодинаміки. Одиницею вимірювання у ній є кельвін (К). Ґрадус за шкалою Кельвіна встановлюють так, щоби мала місце узгодженість зі шкалою Цельсія і для практичних вимірювань використовується співвідношення:
T (K) = t (0C) + 273,15 (0C).
Вимірювання температури до 6000С називається термометрією, а вище 600 0С - пірометрією.