Литература

1. Зайдель А. Н. Элементарные ошибки измерений. - Л.: Наука, 1968.

2. Касандрова О. П., Лебедев В. В. Обработка результатов наблюдений. - М.: Наука, 1970.

3. Лабораторный практикум по физике: Учебное пособие для студентов втузов.: Под ред. А. С. Ахматова. - М.: Высшая школа, 1980. - 360 с.

4. Руководство к лабораторным работам по физике: Учебное пособие для студентов втузов.: Под ред. Э. А. Майера. - Омск: СибАДИ, 1977.

Лабораторная работа № 1 Измерение линейных величин

Приборы и принадлежности: штангенциркуль, микрометр, тело цилиндрической формы.

Теория линейного нониуса. Штангенциркуль

Линейные размеры тела можно определить с точностью до 1 мм обычной масштабной линейкой. Для измерения с точностью до долей миллиметра применяется нониус - устройство, позволяющее повысить точность многих измерительных приборов.

Линейный нониус (рис. 1) представляет собой небольшую линейку N, скользящую вдоль основного масштаба А. На этой линейке нанесена шкала, состоящая из m делений. Каждое из делений нониуса имеет длину а. Длина наименьшего деления основной шкалы равна b.

Рис. 1

Длина нониуса подбирается равной длине целого числа наименьших делений основной шкалы. При этом каждое деление нониуса меньше с делений основной шкалы на определенную часть деления основного масштаба Δх, где с - произвольное число, равное 1, 2, 3 и т. д. (При сомкнутых ножках штангенциркуля ближайшим к первому делению нониуса будет _с-тое деление основной шкалы). Величина Δх называется точностью нониуса.

Конструкция нониуса такова, что длина всех его делений та меньше длины делений основной шкалы сmb на длину наименьшего деления основной шкалы сmb – ma = b, (1) отсюда точность нониуса:

Δх = сb-а =. (2)

Точность нониуса равна отношению цены деления основной шкалы к числу делений нониуса.

Обычно b = 1 мм, тогда при _с = 1 и _m = 10 - точность нониуса равна 0,1 мм, если _с =2 и _m = 20, то = 0,05 мм.

Рис. 2

Штангенциркуль (рис. 2) состоит из стальной миллиметровой линейки А, с одной стороны которой имеется неподвижная ножка В. Вторая ножка F имеет нониус N и может перемещаться вдоль линейки А. Когда ножки ВиF соприкасаются, нуль линейки и нуль нониуса совпадают. Для того, чтобы измерить длину предмета М, его помещают между ножками, которые сдвигаются до соприкосновения с предметом и закрепляются винтом Е. После этого делают отсчет по линейке и нониусу. Пусть нуль нониуса окажется между делениями К и К + 1 линейки А (рис. 3). Тогда измеряемая длина:

L = Kb + ΔL,

где ΔL - неизвестная пока доля деления линейки А. Так как деления нониуса' не равны делениям линейки, то на нем найдется такое деление n, которое будет ближе всего подходить к соответствующему делению основной шкалы.

Рис. 3

Длина сbn делений линейки больше длины па делений нониуса на величину ΔL, т. е. ΔL = cbn-na = n(cb-a). Так как cb - a = , то ΔL = = nΔx. Итак, измеряемая длина равна:

L = Кb + = Кb + n∙Δх . (3)

Точность нониуса указывается на каждом измерительном инструменте.

На рис. 3 отсчет по штангенциркулю равен:

L = 3 • 1 мм + 4 мм = 3,4 мм.