Порядок выполнения работы
В нашей работе объектами измерения служат цилиндрические тела, изготовленные из различных материалов. Если объем цилиндра
(6)
то формула (1) примет вид
(7)
где m - масса цилиндра,
d - диаметр образца,
h - высота образца.
Из формулы (7) видно, что для определения плотности цилиндра необходимо знать его высоту, диаметр и массу. Высоту измеряют штангенциркулем, а диаметр - микрометром. Так как высота и диаметр могут в разных местах оказаться неодинаковыми, то их измерения следует производить не менее пяти раз каждое. Для этого нужно при измерении высоты цилиндр поворачивать вокруг оси, а диаметр измерять в разных местах по высоте цилиндра. Результаты измерений записывают в таблицы отчета (см. Приложение). Среднее из полученных значений высоты и диаметра принимают за величину, наиболее близкую к истинной.
Наконец, взвешиванием на технических весах определяют массу цилиндра и цену деления шкалы весов.
При проведении расчетов помните, что погрешность Δρ окончательного результата записывается с точностью до одной значащей цифры, а промежуточные погрешности S, θ, ε, γ – с точностью до двух значащих цифр (значащие цифры приближенного числа – все его цифры, кроме нулей, стоящих в начале числа). Подробнее об обработке результатов измерений см. [3].
Контрольные вопросы.
1. Сформулируйте цель работы.
2. Перечислите основные измерительные операции и их последовательность.
3. Выведите формулу плотности для образца, имеющего цилиндрическую форму.
4. Что такое нониус? Как он устроен?
5. Что называется постоянной нониуса и как ее определить? Какова единица ее измерения?
6. Как определить цену деления на барабане микрометра?
7. Как проверить правильность установки нуля микрометра?
8. Какова последовательность операций по определению длины, диаметра и массы образца?
9. Что называют нулевой точкой весов и как ее определяют?
10. Какова последовательность операций при взвешивании тела на технических весах?
11. Как находят абсолютную ошибку при взвешивании на технических весах?
Приложение
ФОРМА ОТЧЕТА
Титульный лист:
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ»
Нижнетагильский технологический институт (филиал) УГТУ-УПИ
Кафедра общей физики
ОТЧЕТ
По лабораторной работе № 1
«Определение плотности твердых тел правильной формы»
Студент(ка)_____________
Группа_________________
Дата___________________
Проверил_______________
На внутренних страницах:
1. Расчетная формула
,
где - плотность материала;
m – масса цилиндра;
d – диаметр цилиндра;
h – высота цилиндра.
2. Средства измерений и их характеристики
Наименование средства измерений и его номер |
Предел измерений или номинальное значение |
Цена деления шкалы |
Класс точности |
Предел основной погрешности θосн |
Весы технические № |
|
|
|
|
Штангенциркуль № |
|
|
|
|
Микрометр № |
|
|
|
|
3. Результаты измерений.
3.1. Измерение массы образца
m = ……….г;
Перегрузка: m0 = ……….мг;
Отклонение стрелки от положения равновесия при перегрузке на |n0"-n0'| = ……..делений;
Цена
деления весов:
= ……….мг
Основная погрешность в определении массы:
θосн = a (n0'-n0) = ……… мг
Абсолютная погрешность в определении массы:
Δm
= θm
=
= ……….г,
где θотсч – погрешность отсчитывания, равная половине цены деления весов.
3.2. Измерение диаметра образца
-
di, мм
(di-
),
мм(di- )2, мм2
= …..мм
Среднее квадратичное отклонение:
=
……..мм.
Граница случайной погрешности:
= ………..мм,
где t(P,n) – коэффициент Стьюдента.
Граница неисключенной систематической погрешности:
θd = θосн = ……..мм.
Граница полной погрешности результата измерения диаметра:
Δd
=
= …….мм.
Результат измерения диаметра:
= ………..мм,
Δd = …………мм, P = 0,95
3.3. Измерение высоты образца
-
hi, мм
(hi -
),
мм(hi - )2, мм2
= ……..мм
=….мм2
Среднее квадратичное отклонение:
=
……….мм.
Граница случайной погрешности:
= …………мм.
Граница неисключенной систематической погрешности:
θh = θосн = ……..мм.
Граница полной погрешности результата измерения высоты:
Δh
=
= …….мм.
Результат измерения высоты:
= ………..мм,
Δh = …………мм, P = 0,95
4. Расчет искомой величины в СИ:
=………..кг/м3.
5. Оценка границы относительной погрешности результата измерения плотности:
6. Оценка границы абсолютной погрешности результата измерения плотности:
= ………..кг/м3, P
= 0,95.
7. Окончательный результат:
= (……. ± ……)·103
кг/м3, P
= 0,95.
8. Выводы: