1.2.2. Штангенциркуль и микрометр

Штангенциркуль (рис.4) состоит из штанги L, на которой нанесена масштабная линейка K с ценой деления 1 мм. На штанге имеются неподвижные ножки B и B1 с измерительными поверхностями. На штангу одета скользящая обойма C с прорезью, через которую видны деления масштаба. На обойме имеются подвижные ножки A и A1 и стержень D. На скосе прорези обоймы нанесены деления нониуса. Когда измерительные поверхности ножек сдвинуты вплотную друг к другу, нулевые деления масштаба и нониуса совпадают. Для измерения размеров тела М его зажимают между ножками A и В и отсчет ведут по масштабу и нониусу. С помощью ножек A1 и B1 и стержня D можно определить внутренние размеры полых предметов (внутренний диаметр, глубину).

Рис.4. Штангенциркуль

Величина отсчета по нониусу с доверительной вероятностью 0,997 дана в паспорте инструмента.

При однократных измерениях или совпадающих результатах измерений в качестве абсолютной погрешности измерения принимают допустимую погрешность прибора. Величина допустимой погрешности дана в паспорте прибора (штангенциркуля).

Для измерения малых длин (толщина пластинки, диаметр проволоки и т.д) применяется другой прибор – микрометр (рис.5).

Микрометр состоит из двух частей: скобы B и микрометрического винта A с внутренней резьбой. Напротив микрометрическго винта, на скобе, имеется упор Е. На микрометрическом винте закреплен полый цилиндр (барабан) С с делениями по окружности. При вращении микрометрического винта барабан С скользит по линейной шкале, нанесенной на стебле D. Когда измерительные поверхности микрометрического винта А и упора Е сдвинуты вплотную, край барабана приходится около нуля линейной шкалы, а нуль шкалы барабана совпадает с горизонтальной чертой, пересекающей шкалу стебля перпендикулярно ее делениям.

Наиболее распространен микрометр, у которого цена делений линейной шкалы равна 0,5 мм. Для того, чтобы микрометрический винт А передвинулся на 1 мм, необходимо сделать два оборота барабана С, т.е. шаг винта равен 0,5 мм. У такого микрометра на барабане С имеется шкала, содержащая 50 делений, тогда отсчет по шкале барабана микрометра равен 0,5/50=1/100(мм).

Рис.5. Микрометр

Измерения с помощью микрометра производятся следующим образом. Тело помещают между винтом А и упором Е. Винт вращают только за трещетку Р, которая издает щелчки, т.е. сигнал о том, что измерительные поверхности уже соприкасаются с телом. Целое число делений отсчитывается по линейной шкале у скошенного края барабана. Чтобы определить, что винт уже прошел 0,5мм, нужно посмотреть на расположение штрихов над горизонтальной чертой стебля.

Эти штрихи делят один миллиметр линейной шкалы под горизонтальной чертой пополам. Сотые доли отсчитываются по шкале барабана против горизонтальной черты.

Для однократных и совпадающих результатов измерений абсолютная погрешность измерения равна допустимой погрешности приборов. Величина этой погрешности дана в паспорте прибора (микрометра).

2. Экспериментальная часть

Задание 1. Основные теоретические понятия работы

Выпишите из теоретической части работы или учебника определения (и формулы) следующих понятий:

измерение, меры, измерительный прибор, прямое и косвенное измерения, систематические, случайные и грубые погрешности, абсолютная и относительная погрешности, доверительный интервал, приборная погрешность, класс точности, доверительная вероятность, формулы для абсолютной погрешности в методе средних и в методе Стьюдента, значащие цифры, штриховые и концевые меры, нониус, штангенциркуль, микрометр.

Задание 2. Определение технических характеристик приборов

Записать технические характеристики штангенциркуля и микрометра в таблицу 3.

Таблица 3. Технические характеристики приборов

Прибор	Предел измерений	Цена деления масштаба	Отсчет по нониусу	Приборные погрешности
Штангенциркуль
Микрометр

Задание 3. Измерение массы и линейных размеров цилиндра и вычисление его плотности

1. Определить массу тела взвешиванием на физико-технических весах.

2. Измерить высоту исследуемого цилиндра микрометром.

3. Измерить диаметр цилиндра штангенциркулем.

4. Повторить измерения не менее пяти раз (так как диаметр цилиндра может оказаться в разных местах не вполне одинаковым, то промер диаметра следует сделать в разных местах цилиндра).

5. Найти среднее значение измеряемых величин.

6. Вычислить плотность тел по формуле (1.14), подставляя в расчетные формулы средние значения измеренных линейных величин.

7. Вычислить абсолютную и относительную погрешности измерений по формулам (1.15) и (1.16).

8. Записать окончательный результат.

Таблица 4. Результаты измерений

№ измерения	Масса цилиндра , кг	Высота цилиндра , м	Диаметр цилиндра , м
1
2
3
4
5
Среднее значение

Погрешность измерения массы цилиндра : …

Погрешность измерения высоты цилиндра : …

Погрешность измерения диаметра цилиндра : …

Плотность материала цилиндра <>: …

Относительная погрешность определения плотности Е(): …

Абсолютная погрешность определения плотности : …

Окончательный результат ( = <>  ): …

Вывод работы: