- •1. Основные термины и определения
- •2. Правила округления значений погрешности и результата измерений
- •3. Минимизация систематических составляющих погрешностей измерений
- •4. Расчет погрешности прямого однократного измерения
- •Пример 1. Обработка результата однократного измерения
- •5. Обработка результатов прямых многократных наблюдений
- •Коэффициент Стьюдента в зависимости от количества наблюдений n и от значения доверительной вероятности
- •Пример 2. Обработка результатов прямых многократных наблюдений
- •5. Вычисление погрешности косвенных измерений
- •Метод измерений и расчетные формулы
- •Порядок выполнения работы а) Подготовительная часть
- •Б) Измерение плотности материала призмы
- •В) Измерение плотности материала прямого цилиндра
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № I - 2 измерение ускорения свободного падения с использованием различных маятников
- •Введение
- •Описание установки и методики измерений
- •Задача 1. Определение ускорения силы тяжести с помощью модели математического маятника
- •Задача 2. Определение ускорения силы тяжести с помощью физического маятника
- •Задача 3. Определение ускорения силы тяжести с помощью оборотного маятника
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № I - 3 изучение законов вращательного движения
- •Введение
- •Задача 1. Изучение кинематики вращательного движения
- •Описание блока разгона – торможения
- •Методики измерения углового ускорения на стадии разгона
- •Методика измерения угловой скорости на стадии равномерного вращения
- •Порядок выполнения работы а. Измерение углового ускорения в режиме разгона
- •Б. Измерение угловой скорости вращения диска в режим равномерного вращения
- •В. Измерение углового ускорения в режиме торможения
- •Обработка результатов измерений
- •Задача 2. Определение момента инерции диска методом вращения
- •Описание лабораторной установки и методики измерений
- •Порядок выполнения работы и обработки результатов измерений
- •Контрольные вопросы.
- •Литература
- •Лабораторная работа № I – 4 измерение моментов инерции маятника обербека
- •Введение
- •Описание установки и метода измерения момента инерции
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № I - 5 измерение скорости полета пули с помощью баллистического маятника
- •Введение
- •Описание установки и метода измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № I - 6 измерение ускорения свободного падения с помощью прибора атвуда
- •Введение
- •Описание прибора Атвуда
- •Измерение ускорения свободного падения
- •Порядок выполнения работы
- •Измерение ускорения свободного падения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Описание прибора и метода измерения момента инерции
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № I - 9 измерение коэффициента поверхностного натяжения
- •Введение
- •Методика измерения коэффициента поверхностного натяжения
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Лабораторная работа № I - 10 измерение среднеквадратической скорости движения молекул
- •Введение
- •Измерительная установка и методика измерений
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Литература
Методика измерения коэффициента поверхностного натяжения
Методика измерения коэффициента поверхностного натяжения σ поясняется рисунком 1. К динамометру подвешивается легкая проволочная конструкция П-образной формы. Средняя часть этой конструкции – участок А - В располагается горизонтально. Исходное положение проволочной конструкции – ее полное погружение под поверхность жидкости; этому должно соответствовать нулевое деление шкалы динамометра. Если полностью погруженную проволочку осторожно поднимать, она “потянет” за собой воду; в результате поверхность жидкости увеличиться. Это увеличение поверхности приблизительно можно оценить соотношением:
где:
- длина горизонтальной части проволоки;
х – высота подъема верхней образующей этого участка над исходной поверхностью жидкости;
цифрой 2 учитывается, что дополнительная поверхность жидкости возникает по обе стороны участка проволоки .
В положении, показанном на рис. 1 усилие, регистрируемое динамометром, уравновешивает вертикальную составляющую силы поверхностного натяжения:
Fу = 2 Fн = 2 σ l, (1)
где:
Fу - усилие, регистрируемое динамометром;
Fн – вертикальная составляющая силы поверхностного натяжения жидкости по одну сторону от горизонтального участка проволоки П-образной формы.
Из (1) следует формула для расчета коэффициента поверхностного натяжения, используемая в данной работе:
σ = Fу / 2 l. (2)
Порядок выполнения работы
Рис. 1
1. На верхнем кронштейне штатива подвесить пружинный динамометр. На крючок пружинного динамометра подвесить одну из П-образных проволок, длина рабочего участка АВ которой равна 1.
2. Чтобы исключить влияние первоначального растяжения пружины динамометра под действием веса проволоки на результаты измерения, установить стрелку динамометра против нулевого деление шкалы. Для этого: отвернуть стопорный винт шкалы; переместить шкалу так, чтобы стрелка динамометра располагалась параллельно шкале против нулевой отметки; завинтить стопорный винт.
3. На подвижной платформе штатива разместить чашку для исследуемой жидкости; центр чашки должен совпадать с осью измерительной пружины.
4. Налить в чашку дистиллированную воду; ее должно быть достаточно, чтобы П-образная проволока быть полностью погружена в жидкость.
5. Слегка ослабить крепление подвижной платформы винтом зажима на штативе и поднять платформу настолько, чтобы П-образная проволока полностью погрузилась в жидкость.
6. Медленно опускать подставку с чашкой и следить за растяжением пружины динамометра; это движение продолжать до момента отрыва жидкости от П-образной проволоки.
Зафиксировать по шкале динамометра значение силы, при которой произошел отрыв. Занести полученное при данном наблюдении значение в таблицу 1 (в стоку I).
Повторить эти операции еще 5 раз.
Таблица 1
№ опыта |
Fy |
№ наблюдения |
Ср. зн. Fy |
|
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
||||
I |
(Fy)1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
II |
(Fy)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Заменить первую П – образную проволоку на в вторую – с длиной рабочего участка АВ равной 2.
8. Повторить операции по п.п. 2, 5, 6 со второй П – образной проволокой. Результаты шести наблюдений занести в таблицу 1 (в строку II).
9. Рассчитать средние значения сил (Fy)1 и (Fy)2 ; используя эти значения рассчитать значения для I – го и II – го опытов по формуле (2). Результаты занести в таблицу 1.
Рассчитать среднее значение по результатам I – го и II – го опытов.
10. Рассчитать погрешность , обрабатывая результаты по методике косвенных измерений с учетом следующих данных:
, приборная погрешность динамометра ΔF пр = 0,5 Н.