II. Методика измерений и расчетные формулы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1.0

ФРОНТАЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ ПРАВИЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ.

I. Цель работы: ознакомление с приемами измерения линейных размеров тел при помощи штангенциркуля; ознакомление с приемами измерения массы тел на технических весах; ознакомление с методикой обработки результатов и оценки погрешностей прямых и косвенных измерений.

II. Методика измерений и расчетные формулы

Масса тела – скалярная физическая величина, являющаяся мерой инертности тела в поступательном движении. Плотность – это предел отношения массы Δ m элемента тела к его объему Δ V при Δ V стремящемуся к нулю:

.

Средняя плотность тела – отношение массы тела к его объему:

. (1)

В случае однородного тела его плотность постоянна по всему объему и равна средней плотности.

В данной работе плотность тела измеряется косвенно с использованием формулы (1). Объем изучаемого тела определяется с помощью штангенциркуля с расчетом по известным формулам для объемов тел правильной формы:

для сплошного цилиндра:

,

для полого цилиндра:

,

для прямоугольного параллелепипеда:

,

для шестиугольной прямой призмы:

,

где D ₁ – наружный диаметр, D ₂ – внутренний диаметр, a, b – расстояния между противоположными гранями, h – высота (рис.1).

В работе для измерения линейных размеров тел используется нониусный штангенциркуль, конструкция которого представлена на рис.2.

Перед измерениями необходимо проверить штангенциркуль на точность. Для этого нужно свести вместе основные (широкие) губки (п.8 на рис.2). При этом нулевые деления нониуса и основной шкалы должны совпасть, а десятое деление нониуса должно совпасть с отметкой (10 N + 9) мм основной шкалы (N – целое число). При выполнении обоих условий штангенциркуль пригоден к работе.

Для измерения внешнего размера тела необходимо плотно его зажать между основными губками. Перед считыванием необходимо убедиться в правильном положении губок: перекосы отсутствуют, а при перемещении тела между губками соблюдается нормальность усилия, т.е. тело легко проходит между измерительными поверхностями, легко соприкасаясь с ними (см. рис.3 а).

Для измерения внутреннего размера необходимо свести губки вместе, затем поместить вспомогательные губки (п.7 на рис.2) в измеряемую деталь, после чего губки развести. Перед считыванием результатов проверить отсутствие перекоса губок и нормальность усилия
(см. рис.3 б).

Размер определяется по взаимному расположению основной шкалы и нониуса. Сначала определяется число целых миллиметров, соответствующее значению деления основной шкалы, расположенного слева от нулевой отметки нониуса и ближе всего к ней. Число долей миллиметра равно номеру той отметки нониуса, которая наиболее точно совпадает с любым делением основной шкалы; если таких отметок несколько, то нужно взять значение, ближайшее к нулю нониуса. Для примера на рис.4 показан отсчет 7, 6 мм.

III. Порядок выполнения работы.

1. Получить у преподавателя два тела в соответствии с вариантом. Записать рабочие формулы для объема и плотности каждого тела.

2. Записать характеристики приборов в виде таблицы:

Таблица 1. Характеристики приборов.

3. Измерить массы тел. Измерения для каждого из тел провести 3 раза, результаты записывать в таблицу 2. В верхней строке таблицы 2 указывать наименование тела (сплошной цилиндр, прямоугольный параллелепипед и т.д.) и материал, из которого оно сделано.

Таблица 2. Измерение масс тел.

4. Измерить линейные размеры тел. Для каждого тела составить таблицу вида:

Таблица 3. Измерение линейных размеров тела.

Тело: _______________________, материал: ______________.

Примечание: в качестве примера приведена таблица измерений размеров прямоугольного параллелепипеда; в общем случае в таблице измерений размеров необходимо указать характерные размеры тела (см. рис. 1).