- •Л.И. Третьяков
- •Определение линейных размеров и объема тела правильной геометрической формы
- •1.1. Цели работы
- •1.2. Основные понятия
- •1.2.1. Масштабная линейка
- •1.2.2. Нониус
- •1.2.2.1. Нониус – многозначная мера длины
- •1.2.2.2. Измерения с помощью нониуса
- •1.2.2.3. Расширенный нониус
- •1.2.2.4. Штангенциркуль
- •1.2.2.5. Определение длины тела с помощью штангенциркуля
- •1.2.2.6. Правила работы и хранения штангенциркуля
- •1.2.3. Микрометрический винт
- •1.2.3.1. Микрометрический винт – многозначная мера длины
- •1.2.3.2. Микрометр
- •1.2.3.3. Подготовка микрометра к измерениям
- •1.2.3.4. Определение длины тела с помощью микрометра
- •1.2.3.5. Правила работы и хранения микрометра
- •1.3. Экспериментальная часть работы
- •Изучение устройства микрометра
- •Подготовка микрометра к работе
- •Измерение линейных размеров тела правильной геометрической формы и расчет погрешностей при прямых измерениях
- •Определение объема прямого прямоугольного параллелепипеда и расчет погрешностей при косвенных измерениях
- •Определение объема прямого кругового цилиндра и расчет погрешностей при косвенных измерениях
- •1.4. Техника безопасности
- •1.5. Контрольные вопросы
- •Вопросы для допуска: 1–8. Вопросы для защиты: 9–25.
- •1.6. Приложение
- •1.6.1. Единица длины –метр
- •1 Капилляр; 2 газоразрядная лампа; 3 накаливаемый катод; 4 манометр;
- •5 Анод; 6 сосуд Дьюара; 7 герметически закрытая камера; 8 термопара;
- •9 Жидкий азот
- •Нониусы
- •Штангенциркули
- •1.6.4. Микрометры
- •1.7. Список литературы
- •Определеhие массы тела с помощью технических весов
- •2.1. Цели работы
- •2.2. Основные понятия
- •2.2.1. Взвешивание и весы
- •2.2.2. Момент силы. Закон равновесия рычага
- •2.2.3. Принцип взвешивания на рычажных весах
- •1 Коромысло; 2 опорная подушка; 3 опорная призма; 4 грузоподъемные призмы; 5 подушки подвесок; 6 подвески с чашками; 7 гиря; 8 груз
- •2.2.4. Весы для точного взвешивания
- •2.2.5. Точный разновес
- •2.2.6. Технические весы
- •2.2.7. Подготовка технических весов к работе
- •2.2.8. Определение цены деления и чувствительности весов
- •2.2.9. Правила взвешивания
- •2.2.10. Техническое обслуживание весов
- •2.3. Эксперимеhтальhая часть работы
- •2.3.1. Приборы и оборудование
- •2.3.2. Порядок выполнения работы
- •Знакомство с устройством и техническими параметрами весов
- •Подготовка весов к работе
- •Определение массы тела
- •Определение плотности тела правильной геометрической формы
- •2.4. Техника безопасности
- •2.5. Контрольные вопросы
- •Вопросы для допуска: 17. Вопросы для защиты: 833.
- •2.6. Приложение
- •2.6.1. Масса тела
- •2.6.2. Единица массы – килограмм
- •2.6.3. Характеристики точности измерения массы в зависимости от ее величины и метода измерения
- •2.6.4. Призма
- •2.6.5. Сила тяжести и вес тела
- •2. Однако Земля вращается в системе неподвижных звезд и является поэтому неинерциальной системой отсчета.
- •2.6.6. Принцип взвешивания без применения гирь
- •2.6.7. Плотность вещества
- •2.7. Список литературы
- •Определение массы тела
- •1 Подвижные цилиндры; 2 серьги; 3 коромысло весов; 4 неподвижные цилиндры;
- •5 Колонка весов
- •3.2.2. Основные характеристики весов адв-200
- •3.2.3. Влияние различных факторов на чувствительность весов
- •3.2.4. Методы точного взвешивания
- •3.2.4.1. Метод двойного взвешивания (метод Гаусса)
- •3.2.4.2.Метод замещения (метод Борда)
- •3.2.4.3. Метод максимальной нагрузки (метод Менделеева)
- •3.2.5. Правила обращения с аналитическими весами
- •3.2.6 . Установка и техническое обслуживание весов
- •3.2.7. Основные этапы взвешивания
- •3.2.7.1. Проверка исправности весов
- •3.2.7.2. Определение нулевой точки аналитических весов
- •3.2.7.3. Определение чувствительности и цены деления аналитических весов
- •3.2.7.4. Взвешивание на аналитических весах с точностью до 0,1 мг
- •1. Взвешиваемое тело помещают на левую чашку весов
- •2. Взвешиваемое тело помещают на правую чашку весов
- •3.2.8. Поправка на действие силы Архимеда при взвешивании на равноплечих весах
- •3.3. Экспериментальная часть работы
- •3.3.1. Приборы и оборудование
- •3.3.2. Порядок выполнения работы
- •3.3.3. Дополнительное задание
- •3.4. Техника безопасности
- •3.5. Контрольные вопросы
- •3.6. Приложение
- •3.6.1. Изолирующие механизмы
- •3.6.1.1. Конструкция простого изолира
- •3.6.1.2. Изолир типа Менделеева
- •3.6.1.3. Трехпозиционный изолир
- •3.6.2. Установка весов
- •3.7. Список литературы
- •Определение плотности жидкостей и сыпучих тел с помощью пикнометра
- •4.1. Цели работы
- •4.2. Основные понятия
- •4.2.1. Определение плотности жидкостей
- •4.2.2. Определение плотности сыпучих тел
- •4.3. Экспериментальная часть работы
- •4.3.1. Приборы и оборудование
- •4.3.2. Порядок выполнения работы
- •Подготовка технических весов к предварительному взвешиванию
- •Изучение устройства аналитических весов адв-200 Подготовка аналитических весов к работе (см. П.3.2.7.1.3.2.7.3)
- •Определение плотности жидкости
- •Определение плотности сыпучего тела
- •4.4. Техника безопасности
- •4.5. Контрольные вопросы
- •4.6. Приложение
- •Плотность воды (г/cм3), свободной от воздуха в интервале температур 0–300с
- •4.7. Список литературы
1 Коромысло; 2 опорная подушка; 3 опорная призма; 4 грузоподъемные призмы; 5 подушки подвесок; 6 подвески с чашками; 7 гиря; 8 груз
К грузоподъемным призмам 4 через плоские подушки 5 подвешены симметричные подвески 6, горизонтальные участки которых служат площадками (чашками) для размещения груза 8 и гирь 7. К коромыслу жестко прикреплена стрелка, свободный конец которой перемещается относительно неподвижной шкалы (на рисунке не указаны).
Рассмотрим уравновешенное ненагруженное коромысло весов (рис. 2.5). Для упрощения на рисунке изображено только коромысло весов, призмы и подушки. Точка О – это проекция на плоскость рисунка рабочего ребра центральной опорной призмы; в дальнейшем будем называть ее точкой опоры. Точки А и В – проекции на плоскость рисунка рабочих ребер грузоподъемных призм. При правильной установке весов в состоянии равновесия рабочие ребра призм находятся в горизонтальной плоскости.
К грузоподъемным призмам в точках А и В приложены силы веса подвесок с чашками и, направленные вертикально вниз. Обозначим расстояния от точки опоры до точек приложения сил веса:и;l1 – плечо силы ,l2 – плечо силы .
Сила реакции опорыприложена в точке О к рабочему ребру центральной призмы и направлена вертикально вверх, уравновешивая две параллельные силыи.
Рис. 2.5. Равновесие нагруженного коромысла весов
Поместим на левую чашку тело массой т1. Коромысло весов выйдет из положения равновесия. Для того чтобы вернуть коромысло в первоначальное положение, необходимо на правую чашку накладывать разновески до тех пор, пока равновесие не восстановится. Пусть т2 – масса разновесок, уравновешивающих коромысло весов.
Пренебрегая силой Архимеда, действующей на тела в среде (см. приложение 2.6.5), можно считать, что вес тела равен силе тяжести
, (2.5)
вес разновесок равен
, (2.6)
где и– ускорения свободного падения в местах расположения тела и разновесок.
Выберем ось Оz, совпадающую с осью вращения коромысла весов, поместив ее начало в точку опоры О. Если ось Оz направить за плоскость рис. 2.5, то проекция на эту ось моментов сил, вращающих рычаг по часовой стрелке, будет больше нуля; а проекция моментов сил, вращающих рычаг против часовой стрелки меньше нуля.
Момент суммарной силы реакции опорной подушки, действующей на центральную призму нагруженных весов, равен нулю, поскольку силапроходит через ось вращения и плечо этой силы равно нулю.
По условию равновесия тела, имеющего ось вращения, можно записать:
, (2.7)
где
l1, (2.8)
l2. (2.9)
Подставив выражения (2.8) и (2.9) в равенство (2.7), получим:
l1 = l2. (2.10)
Поскольку моменты сил веса левой и правой чашек ненагруженных весов предварительно уравновешены, то
(2.11)
и, следовательно, моменты сил веса груза и веса разновесокравны:
=. (2.12)
Для равноплечих весов l1 = l2, тогда при равновесии вес тела равен весу разновесок:
=. (2.13)
С учетом (2.5) и (2.6) получим
(2.14)
– при взвешивании на рычажных весах без учета влияния внешней среды сила тяжести , с которой взвешиваемое тело притягивается к вращающейся Земле, сравнивается с силой тяжестиразновесок. Значения g в разных местах земной поверхности различны. Учитывая, однако, что тело и разновески находятся на очень близком расстоянии, ничтожно малой разницей между иможно пренебречь, т.е.
. (2.15)
Тогда получим, что равные по весу тела в отсутствие влияния внешней среды имеют одинаковую массу:
. (2.16)
Такое взвешивание называется простым. При простом взвешивании масса тела принимается равной массе разновесок (гирь). За истинное значение массы разновесок принимают их номинальное значение (см. п. 2.2.5).
Рис. 2.6. Аптечные весы
Простейшим типом весов для простого взвешивания являются ручные, или аптечные, весы (рис. 2.6). Предельная нагрузка ручных весов может быть различной и достигает 100 г.
Равновесие рычажных весов сохраняется вне зависимости от географической широты местности и высоты над уровнем моря.
Примечание. Принцип взвешивания без применения гирь рассмотрен в Приложении 2.6.6.