Теоретичні відомості та опис приладів. Визначення об'єму тіл правильної геометричної форми

Лабораторна робота №1

Визначення об'єму тіл правильної геометричної форми

Прилади і матеріали:

1) штангенциркуль,

2) мікрометр,

3) набір тіл правильної геометричної форми.

Мета роботи: навчитися проводити практичні вимірювання розмірів тіл за допомогою штангенциркуля і мікрометра.

Теоретичні відомості та опис приладів

Об’єм тіл правильної геометричної форми визначається зняттям вимірів за допомогою вимірювальних приладів. Отримані результати вимірювань підставляються у формули для обрахунку об’єму. Для паралелепіпеда, наприклад, такою формулою є добуток довжин його ребер: (рис.1), для циліндра - добуток площі його основи на висоту: (рис.2, ).

Рис. 1 Рис. 2

Для визначення лінійних розмірів найчастіше користуються масштабною лінійкою з міліметровими позначками. Така лінійка дозволяє визначати лінійні розміри тіла з точністю ±0, 5 мм. Для забезпечення вищої точності вимірювання (0, 1; 0, 05; 0, 02 мм) користуються приладами, які називаються штангенциркулем і мікрометром. Одним із найважливіших конструктивних елементів цих приладів є відповідно ноніус і мікрометричний гвинт.

Ноніусом називають допоміжну лінійку, яку застосовують разом з масштабною лінійкою для відлічування десятих, двадцятих або п'ятдесятих часток міліметра. Якщо ноніус призначений для вимірювання десятих часток міліметра, то на ньому віддаль 9 або 19 мм поділяють на 10 рівних частин (рис.3). Тут відстань між поділками становить 0, 9 або 1, 9 мм. Отже, різниця між однією поділкою лінійки і поділкою ноніуса становить 0, 1 мм. Це число називається точністю ноніуса. Оскільки точність вимірювання визначається точністю ноніуса, то в цьому випадку вона буде рівна 0, 1 мм.

Шкала ноніуса для вимірювання з точністю до 0, 05 мм має 20 однакових поділок на довжині 19 мм (рис.4). Відмітка цього ноніуса, яка збігається з однією з міток основної шкали, показує число двадцятих частин міліметра. Для визначення лінійного розміру тіла зафіксовуємо цілу кількість поділок масштабної лінійки (її вказує нульова позначка шкали ноніуса). Для визначення часток міліметра знаходимо на шкалі ноніуса ту мітку, яка найкраще збігається з будь-якою міткою основної лінійки і визначаємо лінійний розмір тіла за формулою мм, (1), де т - кількість цілих поділок масштабної лінійки, k - номер мітки ноніусної шкали, яка найкраще збігається з якоюсь міткою масштабної лінійки.

Рис. 3 Рис. 4

Штангенциркуль (рис.5) складається з металевої масштабної лінійки 1, на якій нанесено поділки в міліметрах, нерухомого 2 та рухомого 3 виступів. В обоймі 4 рухомого виступу 3 є вікно, на зрізі якого нанесена шкала ноніуса 5. Для закріплення обойми в фіксованому положенні використовується гвинт 6.

Вимірювання за допомогою штангенциркуля здійснюються в такій послідовності:

• Вставляють вимірювану деталь між нерухомим 2 та рухомим З виступами, переміщуючи при цьому обойму 4 з ноніусом так, щоб деталь була легко затиснута між виступами.

• За основною шкалою визначають ціле число міліметрів. Воно рівне кількості поділок основної шкали, які розміщені зліва від нульового штриха ноніуса. Наприклад, якщо “0” шкали ноніуса перебуває між т та т +1 поділкою міліметрової масштабної шкали, то ціле число міліметрів становить т.

• Визначають число часток міліметра DL. Згідно з формулою (1), вона дорівнює добутку точності ноніуса Da (0, 05 мм) на номер k тієї поділки ноніуса, що найточніше збігається зі штрихом основної шкали

мм. (2)

• Точність ноніуса Da визначають, знаючи число поділок ноніуса та ціну поділки основної шкали: Da = 1/n мм.

• Вимірювану довжину L знаходять, додаючи цілі й дробові частини міліметра (див. формулу (1)).

Мікрометр (рис.6) складається зі стальної скоби 1, на одному кінці якої розміщена опорна п'ята 2, а на іншому - циліндрична трубка 3. Всередині трубки по різьбі переміщується мікрометричний гвинт із кроком 0, 5 мм, що має вимірювальну поверхню 4. До гвинта прикріплений барабан 5, по краю якого нанесено кругову шкалу, що має 50 однакових поділок. Вздовж внутрішньої трубки 3 нанесена риска, по обидва боки від якої є дві міліметрові шкали, зміщені одна відносно одної на 0.5мм. При одному повному оберті зріз барабана і відповідно вимірювальна поверхня 4 переміщуються на 0, 5мм. Очевидно, що ціна поділки шкали барабана мікрометричного гвинта рівна 0, 01 мм.

Вимірювання за допомогою мікрометра виконують у такій послідовності:

• Один кінець предмета прикладають до опорної п'яти 2, за допомогою спеціального пристрою 6 (так званої тріскачки) повертають гвинт доти, поки він не торкнеться другого кінця предмета (тріскачка видає при цьому характерний тріск).

• Визначають число цілих і півцілих міліметрів, які відсікає край барабана.

• Визначають число сотих часток міліметра. Для цього число, що стоїть навпроти поздовжньої риски, множать на 0, 01.

• Отримані значення цілих, півцілих і сотих часток міліметра додають і знаходять вимірювану довжину предмета.