Лабораторная работа № 20
(для фармацевтического факультета)
Определение плотности твердого тела правильной геометрической формы и расчет погрешностей измерений
ЦЕЛЬ РАБОТЫ:
получить навык использования измерительных приборов: микрометра (штангенциркуля) и технических весов.
научиться производить приближенные вычисления и определять погрешности измерений.
ПРИБОРЫ И МАТЕРИАЛЫ:
микрометр (штангенциркуль), весы аналитические АДВ – 200М, набор цилиндрических тел разной плотности.
ЛИТЕРАТУРА:
Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М.: Высшая школа, 1996. (см.§3.2 – 3.4).
Лекции по теории вероятности и математической статистики (II семестр).
Морозов Ю.В., Основы высшей математики и статистики. М.: Медицина, 1998. (см. п. 9.4).
Павлушков И.В. и др., Основы высшей математики и математической статистики. М.: Геотар-Мед., 2003. (см. п. 8.2.2, 8.2.3).
Краткая теория. П1. Аналитические весы
Приступая к количественному определению свойств вещества, необходимо ознакомиться с одним из основных приборов - аналитическими весами (рис. 1), при помощи которых производят взвешивание телс точностью до 0,0001 г. Марка весов АДВ-200 означает, что эти весы аналитические, демпферные, с вейтографом (устройством для отображения положения стрелки), с максимальной нагрузкой 200 г.
Рис. 1
1, 9— чашки;2, 10— демпферы;3 — колонка;4 — седла;5— средняя призма коромысла;6 — рычаги;7— стрелка; 8 — оптическая шкала; 11 — большой лимб; 12 — малый лимб; 13 — основание; 14, 16 — регулируемые ножки; 15 - арретир.
Рис 2
Весы заключены в металлическую витрину с боковыми выдвигающимися стеклянными дверцами. Витрины покоятся на металлическом основании (13), к центру основания прикреплена колонка (3). На колонке укрепляются два кронштейна с воздушными успокоителями — демпферами (2, 10) и опорная подушка, на которую опирается средняя призма коромысла (5). На концах коромысла в специальных седлах (4) закреплены грузоприемные призмы, на которые навешиваются серьги с грузоприемными подушками. На верхние крючки серег подвешиваются чашки (1, 9) с дужками, на нижние — стаканы демпферов, входящие в корпуса, укрепленные на колонке. Весы снабжены встроенными в них миллиграммовыми гирями от 10 до 500 мг, навешиваемыми на планку, скрепленную с правой серьгой. Управление гирями производится через рычаги (6) с помощью вращающихся лимбов, расположенных в правой части витрины весов.
При вращении малого лимба (12) происходит накладывание или снятие десятков миллиграммов, при вращении большого лимба (11) — сотен миллиграммов. Вращение лимбов осуществляется независимо друг от друга. На коромысле укреплена стрелка (7), на нижнем конце которой установлена микрошкала с отсчетом от 0 до 10 мг в обе стороны. Микрошкала с помощью оптического устройства, состоящего из подсветки объектива и отражающих зеркал, проектируется на экран, расположенный перед колонкой весов. Цена деления оптической шкалы 0,1 мг (рис. 2).
Под основанием весов смонтировано изолирующее устройство, приводимое в действие с помощью маховичка. Осветитель расположен с тыльной стороны витрины. Весы имеют заднюю, нерегулируемую по высоте, ножку и две боковые - регулируемые (14, 16). С помощью ножек они устанавливаются по уровню, укрепленному в основании. Точность взвешивания в значительной мере зависит от того, насколько аналитические весы реагируют на изменение веса чашек, т. е. от чувствительности весов. Чувствительность весов измеряется тангенсом угла , на который отклоняется стрелка от вертикали при перегрузке в 1 мг одной из чашек весов. Практически чувствительностьrвыражается числом делений смещения стрелки, вызванного добавлением груза в 1 мг. Если обозначим длину стрелки черезl, то
r = l tg
Чем чувствительнее весы, тем больше угол отклонения стрелки (), вызываемый прибавлением добавочного груза в 1 мг на одну из чашек весов, находящихся в равновесии. Чувствительность весов в значительной мере зависит от того, насколько остро отточены острия трех призм коромысла и как хорошо отполированы площадки, на которые эти призмы опираются. Для того чтобы призмы быстро не истирались и, следовательно, не падала чувствительность весов, их снабжают арретиром, т. е. приспособлением, позволяющим поднимать и опускать коромысло весов (15). Когда весы арретированы (ручка арретира повернута по часовой стрелке до упора вправо), призмы не касаются опорных площадок и не изнашиваются. В таком состоянии весы должны находиться, когда ими не пользуются и когда на чашки весов кладут разновесы или взвешиваемые предметы. Категорически запрещается притрагиваться к неарретированньм весам! При вращении рукоятки арретира в другую сторону (влево, против часовой стрелки) весы приводятся в рабочее состояние.
Для определения долей грамма у весов имеется набор из 8 гирек: 500, 300, 200, 100, 50, 30, 20, 10 мг, имеющих форму колец, встроенных в специальное приспособление. К правому плечу коромысла прикреплена планка, скрепленная с правой серьгой, на которую навешены кольцевые гирьки. При вращении лимба, связанного со специальным приспособлением, при помощи крючков гирьки можно как поднимать, так и опускать на планку.
Таким образом, можно любую гирьку либо посадить на планку коромысла, либо снять с него. Показания на лимбе позволяют сразу делать записи гирек. Деления большого круга лимба (11) показывают сотни миллиграммов, а деления малого круга (12) - десятки миллиграммов.