Лабораторная работа №1. Механические измерения и Определение плотности тела

Цель работы: ознакомление с простейшими методами механических измерений, изучение методов обработки результатов измерений и расчета погрешностей.

Оборудование: штангенциркуль, микрометр, весы, а также набор тел, подлежащих измерению.

Перед выполнением данной работы внимательно изучите первый раздел настоящего пособия. Ознакомьтесь с устройством и применением штангенциркуля, микрометра, технических весов.

Рис. 6. Штангенциркуль.

Штангенциркуль изображен на рис. 6. Его главной деталью является штанга (1), на которую нанесены деления основной шкалы. На штанге жестко закреплены губки (3) и (4). Подвижная рамка (4) имеет губки (5) и (6). Измеряемый образец закрепляется между губками (3) и (6) или между губками (2) и (5). Размеры измеряемого тела считываются с основной шкалы и вспомогательной шкалы – нониуса (7). На рамке имеется винт зажима (8), который служит для ее фиксации на штанге. Для плавной микрометрической подачи рамки используется чайка (9). На рис. 7 изображена схема устройства нониуса. Это две разномасштабные линейки. Цена деления верхней линейки равна , а нижней . Линейки образуют нониус, если существует такое целое число k, при котором выполняется:

. (1)

Например, у линейки, показанной на рис. 7, m=5, k=6. Обычно смещение делений нижней шкалы нониуса относительно верхней связано с числами m и k по формуле:

Рис. 7. Нониусная шкала. . (2)

У штангенциркуля , а число k может быть равно 19 или k=39. Число m в первом случае при k=19 равно 10, а во втором m=20. Поэтому в первом случае смещение первого деления нижней шкалы относительно первого деления верхней будет равно , а во втором .

Рис. 8. Измерение диаметра D цилиндра.

Если сдвинуть нижнюю линейку относительно верхней на величину , то первое деление нижней шкалы совпадет со вторым делением верхней. Если сдвинуть ее на , то совпадет второе деление и т. д. Если совпадет m-е деление нижней шкалы, то это значит, что нулевые деления линеек сдвинуты друг относительно друга на .

В технике нониусом обычно называют вспомогательную, короткую шкалу, а основную шкалу называют масштабом. На рис. 8 показано измерение диаметра цилиндра при помощи нониуса. Как видно на рисунке, диаметр будет равен

. (3)

Здесь n - целое число делений масштаба (верхней шкалы), m - номер деления нониуса (нижней шкалы), совпавшего или наиболее близкого к одному из делений масштаба.

Микрометрические винты используют для более точного измерения механических размеров. Такой прибор показан на рис. 9. Он состоит из массивной скобы (1), в концах которой находятся неподвижный упор (2) и конец микровинта (4), жестко связанный с барабаном (6). Длина тела между упорами отсчитывается по шкале (5) (в целых мм) и по шкале барабана (3) (в долях мм). Фрикционная головка (7) (трещетка) регулирует нажим винта на измеряемое тело.

Рис. 9. Микрометрический винт