Задание

Измерение линейного расширения стержня

Приборы и принадлежности: 1) оптиметр; 2) термостат; 3) исследуемый стержень; 4) штангенциркуль.

1. Измерить штангенциркулем длину исследуемого стержня и вставить его в нагреватель. Значение длины стержня использовать в дальнейших расчетах в качестве начальной длины .

2. Отрегулировать предметный столик оптиметра с помощью винтов так, чтобы исследуемый стержень был расположен горизонтально вдоль оси измерения.

3. Включить термостат (положение ручки выключателя ).

4. Пользуясь методикой измерений с помощью оптиметра, изложенной во введении, подготовить оптиметр к измерениям.

С помощью микровинта 15 (при отпущенном зажимном винте 14) установить в начальном положении изображение шкалы приблизительно на отметке «0». После этого винт 14 закрепить.

При измерениях иметь в виду, что образец обладает известной температурной инертностью. Поэтому всякий раз после установления нужной температуры по отсчетному термометру следует выждать 3-5 мин.

Отсчет снимать тогда, когда прекратится перемещение изображения шкалы относительно указателя.

5. Снять начальный отсчет по шкале оптиметра и отсчетному термометру.

6. Включить электронагреватель на 1200 Вт (положение ручки ).

Пользуясь методикой работы с термостатом, изложенной во введении, повысить температуру воды примерно на 5 °С.

Выждав 3-5 мин до стабильности температуры, произвести отсчет по шкале оптиметра и отсчетному термометру.

7. Продолжая нагрев, произвести подобные измерения не менее семи раз через каждые 5 °С. Результаты измерений занести в табл. 9.

Таблица 9

Номер	1	2	3	4	...
t, °С					...
Положение шкалы, дел.					...

8. По результатам измерений в таблице построить график зависимости удлинения стержня (в мкм) от приращения температуры .

Если измерения проводились правильно, то график должен быть почти прямолинейным.

9. Определить угловой коэффициент наклона графика к оси абсцисс: .

Для определения k использовать метод парных точек (см. «Правила построения и обработки графиков»).

Погрешность углового коэффициента оценить по методу Корнфельда: , где и — максимальное и минимальное значения , полученные методом пар­ных точек.

10. По формуле

следующей из выражения (3.2), найти средний коэффициент линейного расширения стержня.

Оценить относительную погрешность по формуле , где для принять приборную погрешность штангенциркуля.

Найти абсолютную погрешность по формуле .

11. Сравнить полученный в работе коэффициент линейного расширения с табличным значением для соответствующего материала и дать заключение.

Контрольные вопросы

1. Что такое термический коэффициент линейного расширения?

2. Зависит ли коэффициент линейного расширения тел от температуры?

3. Укажите возможные источники систематических погрешностей в данной работе.

4. Чему равна цена деления оптиметра и приборная погрешность его измерений?