Взвешивание тела

М асса тела в данной работе определяется взвешиванием на технических весах.

Рис.6. Технические весы:

1-основание, 2- колонка, 3- коромысло, 4,6-призмы, 5-стальная подушка, 7-сережки, 8-чашки, 9-стрелка,10-шкала, 11-арретир

Технические весы состоят из пластмассового основания 1 (рис.6), на котором крепится колонка весов 2. Сверху на колонке располагается основная часть весов - равноплечее коромысло 3, имеющее в середине призму 4, опирающуюся на стальную подушку 5.

На концах коромысла на одинаковых расстояниях от середины призмы 4 находятся еще две призмы 6, на которых с помощью сережек 7 подвешены две чашки 8.

К центру коромысел прикреплена длинная стрелка 9, фиксирующая отклонение коромысла от положения равновесия по шкале 10.

Для освобождения движущихся частей весов существует арретир, рукоятка которого 11 расположена в нижней части основания весов.

При работе с весами необходимо соблюдать следующие правила:

1. Взвешивать на весах только такие тела, вес которых не превышает предельную нагрузку весов (указывается на коромысле весов).

2. Класть на чашки весов или снимать с них взвешиваемые тела и разновески можно только тогда, когда весы арретированы.

3. Взвешиваемый груз следует класть на левую чашку весов, а разновески на правую, при этом центр тяжести грузов и разновесок должен находиться посередине чашек.

4. Разновески следует брать только пинцетом. Разновески могут занимать только два положения: в футляре и на правой чашке весов.

5. Освобождать и арретировать весы следует плавно и без толчков.

6. Не следует освобождать коромысло весов сразу полностью, пока весы еще не вполне уравновешены; его следует освобождать лишь настолько, чтобы можно было определить, какая из чашек легче. После каждой «пробы» весы снова арретируют и добавляют или снимают разновески.

7. При полностью освобожденном коромысле амплитуда колебаний стрелки должна быть не менее 3-4 делений.

8. После взвешивания весы сразу арретируются, а груз и разновески снимаются с чашек.

Существуют различные методы взвешивания. В данной работе применяется метод простого взвешивания - на одной чашке. Рекомендуется следующая последовательность операций.

Определение нулевой точки ненагруженных весов. Нулевая точка (нуль, точка равновесия) весов - это то отделение шкалы, против которого останавливается стрелка весов после прекращения колебаний.

Вследствие затухания колебаний последовательные отклонения стрелки от нулевой точки уменьшаются. Поэтому взяв полусумму делений n₁ и n₂, против которых стрелка останавливается в двух последовательных крайних положениях, мы не получим истинного положения нулевой точки. Необходимо взять нечетное число максимальных отклонений стрелки. В нашей работе рекомендуется взять два отклонения (n₁ и n₃) влево и одно отклонение (n₂) - вправо.

Если нулевое деление шкалы находится посередине шкалы, то отклонение стрелки влево считается отрицательными, а вправо - положительными. Тогда нулевая точка весов:

Пример 1. Пусть n₁= -5 дел., n₂=2 дел., n₃= - 4,5 дел. Тогда

т. е. нулевая точка весов находится слева от нуля шкалы. Здесь учитывается, что ошибка при взвешивании принимается равной цене деления весов. Поэтому результат округляется до целого значения.

Пример 2. Пусть n₁= -3 дел., n₂= 5 дел., n₃= -2,5 дел.

Тогда

т. е. нулевая точка весов находится справа от нуля шкалы.

Определение нулевой точки нагруженных весов. Взвешиваемое тело положить на левую чашку весов, уравновесить его разновесками и способом, описанным выше, определить нулевую точку n₀’ нагруженных весов. Записать массу разновесок, лежащих на чашке весов.

Определение цены деления нагруженных весов. Цена деления весов - это нагрузка, вызывающая отклонение стрелки на одно деление шкалы. Эта величина зависит от нагрузки, поэтому ее определяют при нагруженных весах. К разновескам, уравновешивающим взвешиваемое тело, добавить перегрузок в m₀ = 20÷50 мг и вновь по качаниям стрелки определить нулевую точку n₀".

Величина |n₀"-n₀'| дает число делений, на которое стрелка отклоняется от первоначального положения равновесия n₀' под действием дополнительной нагрузки m₀. Разделив эту нагрузку m₀ на |n₀"- n₀'|, получим цену деления a.

Определение массы взвешиваемого тела. Умножив цену деления на разность n₀'-n₀, где n₀'-нулевая точка нагруженных весов (без перегрузки), n₀ - нулевая точка ненагруженных весов, получим добавку, которую, в зависимости от знака n₀'-n₀ нужно прибавить (n₀'-n₀>0) или отнять (n₀'-n₀<0) от массы разновесок, лежащих на чашке весов, чтобы получить истинное значение массы взвешиваемого тела.

Пример 1. Пусть n₀ =1 дел., n₀' =5 дел., a = 4 мг/дел.

a (n₀'-n₀) = 4 (5-1) = 16 (мг).

Чтобы найти массу тела, к массе разновесок, лежащих на чашке весов, нужно прибавить 16 мг.

Пример 2. Пусть n₀=1 дел., n₀'=-6 дел., a=4 мг/дел.

a (n₀'-n₀)=4(-6-1)= -28 (мг).

Чтобы найти массу тела, от массы разновесок на чашке весов нужно отнять 28 мг.

Погрешность отсчитывания при взвешивании принимается равной цене деления весов.