РАБОТА_1.01( 2021)_c. Лабораторная работа 01
 Скачать 208.59 Kb.
|
|
Плотностью однородного тела называется величина равная отношению массы тела к его объему ρ = . m V (1.1) Объем цилиндра: 2 π = , 4 D H V (1.2) где D диаметр цилиндра, H его высота. Поэтому плотность тела цилиндрической формы определяется по формуле 2 4 ρ = π m D H (1.3) Измерения В данной лабораторной работе измеряются линейные размеры твердых тел цилиндрической формы. Для этого используется измерительный инструмент , который называется штангенциркуль. Штангенциркуль это универсальный измерительный инструмент, который предназначается для высокоточного измерения наружных и внутренних линейных размеров, а в некоторых случаях глубин отверстий. Штангенциркуль является самым распространенным инструментом измерения, поскольку удобен в обращении, имеет простую конструкцию, и способен проводить измерения с максимальной скоростью. Максимальная точность измерений варьируется, в зависимости от модели, в пределах от десятых до сотых долей миллиметра. Обычный штангенциркуль (Рис.1) состоит из: 1. штанги; 2. подвижной рамки; 3. шкалы штанги; 4. губки для внутренних измерений; 5. губки для наружных измерений; 6. линейки глубиномера; 7. нониуса; 8. винта для зажима рамки. Перед тем, как притупить к измерениям, штангенциркуль следует проверить его на точность. Выполнить действие с нониусным прибором Цель работы : экспериментально определить плотность твердого тела цилиндрической формы и ознакомиться с методом обработки результатов измерений. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.01 МЕХАНИКА. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.01 2 несложно – достаточно просто совместить основные (широкие) губки инструмента, расположенные снизу. При этом должны совпасть нулевые отметки двух шкал – подвижной нониусной и неподвижной шкалы рабочей – миллиметровой – поверхности. Одновременно с этим девятнадцатый штрих миллиметровой шкалы должен совместиться с десятым штрихом на нониусе. Если оба условия выполняются – инструмент пригоден к работе. Для опытного инженера, провести измерения, используя штангенциркуль, не составит труда. Однако, для остальных пользователей, порядок отсчета показаний штангенциркуля по шкалам штанги и нониуса, нуждается в пояснении (Рис.1). После того, как размер детали будет зафиксирован в губках наружных измерений, необходимо произвести следующие действия: Сначала необходимо посчитать число целых миллиметров. Для этого, на шкале штанги находят штрих, ближайший слева к нулевому штриху нониуса. (Рис.1А). Его числовое значение запоминают или записывают; Затем, необходимо высчитать доли миллиметра. Для этого, на шкале нониуса находят штрих, ближайший к нулевому делению и, при этом, совпадающий со штрихом шкалы штанги (Рис.1В). Порядковый номер штриха умножают на цену деления нониуса (как правило, 0,1мм). После этого, подсчитывают полное, точное значение показания штангенциркуля. Для этого, суммируют значение целых миллиметров и долей миллиметра. Не допускается падение или грубые удары штангенциркуля, для предотвращения деформации штанги инструмента, а также царапин на измерительных поверхностях, которые могут повлечь снижение точности измерения прибора. Рис. 1. 1 2 3 4 5 6 7 8 А В МЕХАНИКА. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.01 3 Порядок выполнения работы 1. Измерить диаметр D и высоту Н цилиндра 5 раз. Результаты измерений занести в таблицу. 2. Занести в таблицу указанный на цилиндре номер, его массуmи абсолютную погрешность m. ТАБЛИЦА 1. Номер цилиндра № 12 m ± m = 3 (77,5 0,1) 10 кг № 3 10 i D , м 3 i ( ) 10 D D , м 3 i 10 H , м 3 i ( ) 10 H H , м 1 25,1 20,0 2 25,0 20,1 3 25,2 20,1 4 25,0 20,2 5 25,1 20,1 = D м 2 i ( ) D D = H м 2 i ( ) H H ρ = кг/м 3 = 0.95 ρ ε = ρ = ρ ± Δρ = кг/м 3 Обработка результатов измерений 1. По результатам измерений диаметра D и высоты H определить их среднее арифметическое значение: i 1 1 = n D D n и i 1 1 = n H H n 2. Вычислить среднюю квадратичную ошибку среднего арифметического для величин D и H: 2 i 1 D ( ) = ( 1) n D D S n n и 2 i 1 H ( ) = ( 1) n H H S n n 3. Используя таблицу 2, по заданной надежности ( = 0.95) и известному числу измерений (n = 5) найдите коэффициент Стьюдента S t 4. Определить случайную погрешность для величин D и H: сл S сл S D H Δ = , Δ D t S H t S МЕХАНИКА. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.01 4 5. Определить систематическую (приборную) погрешностьштанген- циркуля ( сист. сист. Δ , Δ D H ), которая равна точностинониуса. 3 сист сист Δ Δ 0,1 10 м D H 6. Абсолютную погрешность в определении диаметраи высотыцилиндра найти по формулам: 2 2 сл сист Δ = Δ + Δ , D D D 2 2 сл сист Δ = Δ + Δ H H H 7. Определить среднее значение плотности цилиндра по формуле 2 4 ρ = π m D H 8. Относительную ошибку в определении плотности ρ ε вычислить по формуле: ρ Δ Δ Δ ε = + 2 + m D H m D H 9. Абсолютную ошибку Δρ определить по формуле: ρ Δρ = ρ × ε 10. Окончательный результат записать в виде: ρ = ρ ± Δρ. 11. Результаты вычислений занести в таблицу. Контрольные вопросы 1. 2. Что значит измерить какуюлибо величину? Почему нельзя измерения не могут быть произведены абсолютно точно? 3. Какие измерения называются прямыми? 4. 5. 6. 7. 8. 9. Какие измерения называются косвенными? Перечислите виды погрешностей. Что такое случайная погрешность? Что такое систематическая погрешность? Что такое промахи? Как определяется абсолютная погрешность при прямых измерениях? 10. 11. Как рассчитывается относительная погрешность? Как записывается окончательный результат измерений? МЕХАНИКА. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.01 5 Литература 1. 2. 3. 4. 5. Зайдель А.Н.Ошибки измерений физических величин. СПб.: «Лань», 2009. Афанасьев А.А., Погонин А.А., Схиртладзе А.Г. Физические основы измерений. М.: «Академия», 2010. Дресвянников А.Ф., Петрова Е.В., Ермолаева Е.В. Физические основы измерений. М.: «Ленанд», 2017. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. М.: «Мир», 1985. Сквайрс Г.Л. Практическая физика. М.: «Мир», 1971. ТАБЛИЦА 2. Коэффициенты Стьюдента S t Число измерений n Доверительная вероятность, 0,90 0,95 0,99 0,999 2 6,3 12,7 63,7 636,6 3 2,9 4,3 9,9 31,6 4 2,4 3,2 5,8 12,9 5 2,1 2,8 4,6 8,6 6 2,0 2,6 4,0 6,9 7 1,9 2,4 3,7 6,0 8 1,9 2,4 3,5 5,4 9 1,9 2,3 3,4 5,0 10 1,8 2,3 3,3 4,8 |