3.1. Порядок виконання роботи

1. Виміряти штангенциркулем (не менше 5 разів) зовнішній (d₁) і внутрішній (d₂) діаметри. Розрахувати середні значення і похибки. Дані занести в таблицю.

2. До нижнього кінця пружини підвісити тарілочку. Визначити за дзеркальною шкалою нульове положення покажчика N_Н.

3. Розмістити на тарілочці гирьку масою m=0,5г. Зробити відлік положення показчика N_К. Розрахувати коефіцієнт жорсткості за формулою:

(5)

4. Збільшуючи на 0,5г масу гирок (до 3-х грам), повторити завдання пункту 3. Розрахувати середнє значення і похибки визначення. Дані занести у відповідну таблицю.

5. Підвісити до нижнього кінця пружини кільце. Встановити на столик посудину з дистильованою водою. Ослабивши гвинт Д, опустити стрижень С настільки, щоб нижня частина кільця знаходилася від поверхні води в посудині на 5-6 мм. Встановити кільце по можливості паралельно поверхні води.

6. Підняти столик (гвинтом А) так, щоб кільце торкнулося поверхні рідини. Записати перший показ мікрометра . Поволі опускати столик. Як тільки відбудеться відрив кільця, записати другий показ мікрометра . Розрахувати значення видовження пружини L.

7. Повторити, згідно пункту 6, вимірювання видовження пружини 5-6 разів. Розрахувати середнє значення L і похибку його визначення. Дані занести в таблицю.

8. Використовуючи середні значення отриманих величин d₁, d₂, k і L, розрахувати величину коефіцієнта поверхневого натягу за формулою:

,

(6)

а також розрахувати похибки визначення цієї величини.

Обробка результатів вимірювань

Величини, що входять у формулу (6), є результатами вимірювань різних типів. Вимірювання d₁ і d₂ є результати прямих вимірювань. Вони обробляються стандартним способом, тобто розраховуються середньоарифметичні значення, випадкові похибки і систематичні похибки, рівна точності ноніуса штангенциркуля. Величини k і L – результати непрямих вимірювань. При розрахунку похибки величини можна вважати, що значення і відомі точно. Тоді формула для розрахунку похибки кожного окремого значення матиме вигляд:

. (7)

де мм – похибка відліку за дзеркальною шкалою, яка рівна половині ціни поділки шкали. Тоді формула (7) прийме вигляд .

Очевидно, що похибки будуть різними для різних величин k. Очевидно також, що максимальне значення похибки отримаємо в досліді з максимальною масою, оскільки значення |N_Н - N_К| у цьому випадку найменше. Саме цю похибку вважатимемо систематичною похибкою вимірювання , тобто . Тим самим вимірювання штучно зроблені рівноточними. Далі розраховується середньоарифметичне значення і випадкову похибку за правилами обробки рівноточних вимірювань.

Вимірювання L також непряме. Враховуючи, що , де  – похибка показів мікрометра і рівна мм, формула для розрахунку похибки окремого вимірювання приймає простий вигляд: . Ця похибка є систематичною похибкою визначення видовження, тобто . Середнє значення L і випадкова похибка його визначення розраховується звичайним способом.

Маючи інформацію про величини, що входять у формулу (6), і їх похибки, можна розрахувати середнє значення абсолютної похибки , підставивши в (6) середні значення . Тоді похибка обчислюється згідно формули:

(9)

Література

1.Лабораторный практикум по физике / Под ред. Ахматова А.С. – М.: Высшая школа, 1980.

2.Агапов Б.Т., Максютин Г.В., Островерхов П.И. Лабораторный практикум по физике. – М.: Высшая школа, 1982.

3.Евграфова Н.Н., Каган В.Л. Руководство к лабораторным работам по физике. – М.: Высшая школа, 1970.

4.Лабораторные занятия по физике / Под ред. Гольдина Л.Л. – М.: Наука, 1983.