Контрольные вопросы

1. Какие измерения называются прямыми, какие — косвенными?

2. Какие измерения, проделанные в лабораторной работе, были прямыми, какие — косвенными?

3. Что принимается за истинное значение измеренной физической величины?

4. Как определяется погрешность среднего измеренной физической величины?

5. Что такое погрешность разброса? Как она определяется?

6. Что такое погрешность показаний? Как она определяется?

7. Что такое погрешность отсчета? Как она определяется?

8. Что такое приборная погрешность? Как она определяется?

9. Как определяется значение физической величины при косвенных измерениях?

10. Как определяется стандартная погрешность физической величины при косвенных измерениях?

Р а б о т а 2

Изучение катетометра. Экспериментальная проверка закона гука

Цель работы: изучение катетометра и методики измерения с помощью этого прибора; экспериментальное подтверждение закона Гука, определение коэффициента жесткости пружины.

Введение

В практике физической лаборатории часто возникает необходимость измерять линейные величины с более высокой степенью точности, чем может обеспечить линейка, штангенциркуль или микрометр. В этих случаях рекомендуется использовать различные точные измерительные приборы. В данной работе предлагается изучить катетометр.

Катетометр В-630 предназначен для измерения вертикальных отрезков на недоступных для непосредственного измерения объектах, расположенных на расстоянии нескольких десятков сантиметров от объектива зрительной трубы катетометра.

Катетометр В-630

Катетометр (рис. 2.1) состоит из вертикального штатива с колонкой 2 на треножнике, измерительной каретки 6, зрительной трубы 8 с окуляром 4.

Подъемными винтами 13 треножника колонку можно установить по круглому уровню 1 строго вертикально.

С помощью рукояток 11 колонку можно поворачивать вокруг вертикальной оси. Для точной наводки поворот колонки осуществляется микрометрическим винтом 14 при закрепленном винте 15 и отпущенном винте 12.

Измерительная каретка 6, несущая визирную трубу 8, перемещается по колонке на шарикоподшипниках. Грубое перемещение каретки по вертикали производится от руки при открепленном винте 5, точное — с помощью микрометрического винта 3 при закрепленном винте 5.

а) уровень б) уровень

не установлен установлен

Рис. 2.1

Визирная труба имеет фокусирующую линзу, с помощью которой осуществляется наводка на резкость изображения выбранных точек измеряемого объекта. Фокусирующая линза перемещается вращением маховичка 7.

Внизу на визирной трубе укреплен цилиндрический уровень 9. При совмещении изображений концов пузырька уровня визирная ось принимает строго горизонтальное положение. Установка визирной трубы в вертикальной плоскости по уровню производится микрометрическим винтом 10.

Наводка на резкость изображений масштабной сетки, штрихов шкалы, измеряемого объекта и пузырька уровня, наблюдаемых в одном поле зрения, производится окуляром 4.

Измерительная система катетометра состоит из зрительной трубы и отсчетного микроскопа с осветительной системой.

Рис. 2.2

В поле зрения зрительной трубы имеется сетка в виде перекрестия, левый горизонтальный штрих которого выполнен в виде углового бисектора (рис. 2.2). При наводке трубы выбранная точка объекта должна располагаться в левой половине углового бисектора на уровне горизонтального штриха. Окуляр зрительной трубы снабжен накатанным кольцом для установления резкого изображения сетки. В поле зрения отсчетного микроскопа одновременно видны изображения двух штрихов миллиметровой шкалы, обозначенные крупными цифрами, и масштабная сетка (рис. 2.3).

Производство отсчета легко понять из приводимого примера. На рис. 2.3 большой миллиметровый штрих «162» располагается на масштабной сетке. Целое число миллиметров дает большая цифра, соответствующая этому штриху (162 мм).

Отсчет десятых долей миллиметра производится в вертикальном направлении сетки. Десятые доли миллиметра дает ближайшая к большому штриху цифра, отвечающая целому пройденному делению, в данном случае — цифра «2» (0,2 мм).

Отсчет сотых и тысячных до­лей миллиметра производится в горизонтальном направлении сетки там, где большой штрих пересекает наклонные свет­лые линии сетки. На рисунке этот штрих находится между четвертым и пятым делениями сетки, что соответствует примерно 0,044 мм (тысячные доли миллиметра отсчитываются на глаз). Окончательный отсчет в этом примере 162,244 мм.

Рис. 2.3

Предельная погрешность измерения на катетометре _пр = ± 0,021 мм.

Методика измерений с помощью катетометра заключается в следующем. С помощью винтов 13 треножника колонка устанавливается вертикально по уровню 1. Зрительная труба ориентируется в горизонтальном направлении при помощи микрометрического винта 10 по уровню 9. В дальнейшем перед каждым снятием отсчета необходимо проверять положение уровня 9.

Осветительная система отсчетного микроскопа включается через трансформатор в сеть.

Винт 5 открепляется, и измерительная каретка вручную перемещается по колонке до уровня выбранной точки объекта. Окуляр зрительной трубы вращением накатанного кольца устанавливается на резкое изображение сетки; затем вращением маховичка 7 фокусируется на резкое изображение объекта. После этого производится точная наводка трубы на выбранную точку объекта: в вертикальной плоскости с помощью винта 3 при закрепленном винте 5, в горизонтальной — с помощью винта 14 при закрепленном винте 15 и отпущенном винте 12.

После всех этих процедур производится отсчет по масштабной сетке отсчетного микроскопа.