1. Набути навичок використання вимірювальних приладів.
2. Оволодіти методикою опрацювання результатів прямих і непрямих вимірів
густина речовини – це фізична величина, що визначається кількістю речовини m(по масі) у одиниці його об'єму V
(1.1)
Наведена формула визначає методику вимірювання густини речовини, яка має включати наступні операції:
1. Вимірювання маси тіла;
2. Вимірювання об'єму тіла;
3. Обчислення густини .
В лабораторній роботі маса тіла знаходиться шляхом зважування на терезах.
Якщо виштовхувальна сила Архімеда несуттєва, тобто << , то інструментальна похибка терезів, яка становить половину маси найменшого важка, буде визначати похибку зважування .
В лабораторній роботі знаходиться об'єм тіла правильної геометричної форми – циліндра, шляхом вимірювання його висоти h і діаметра d ,з наступним обчисленням об'єму за формулою
. (3.1)
Таке твердження справедливе для однорідного тіла. До того ж, при вимірюванні об'єму в такий спосіб може виникнути методична похибка через відхилення форми тіла від правильної, тобто реальне тіло може мати різний діаметр на різній висоті чи еліптичну форму в перерізі, або різну висоту по різні боки циліндру. Оскільки виключити такого роду похибку практично неможливо, то вимірюючи висоту циліндра вздовж його образуючих по різні боки 5-7 разів, а також, вимірюючи діаметр 5-7 разів на різних висотах і обертаючи навколо власної вісі, можна статистичними методами оцінити цю складову похибки. Така процедура дозволяє цим методичним похибкам надати властивостей випадкових похибок, які визначаються за методикою визначення похибок при прямих вимірах.
В якості систематичної похибки визначення розмірів приймаємо інструментальну похибку вимірювального приладу (штангенциркуля).
Прилади та обладнання.
1. терези з вижками;
2. штангенциркуль;
3. набір тіл циліндричної форми.
Хід виконання роботи
1. Визначити масу m тіла, зважуючи його на технічних вагах. Вимір зробити 5-7 разів.
2. Штангенциркулем виміряти діаметр d досліджуваного циліндра. Виміри
повторити 5-7 разів на різних рівнях від основи, повертаючи щоразу циліндр навколо осі.
3. Штангенциркулем виміряти висоту h досліджуваного циліндра. Виміри
повторити 5-7 разів, повертаючи щораз циліндр навколо осі.
4. Результати вимірів занести в Таблицю 1.1.
Таблиця 1.1.
m (грам)
h (мм)
d (мм)
№ п/п
Оцінками істинного значення виміряних величин m, h ,d будуть їх середньоарифметичні значення разом з обчисленими довірчими інтервалами по методиці (див.розділ 2) опрацювання результатів прямих вимірів . Результати розрахунків занести в Таблицю 1.1.
Питому густину з урахуванням (1.1., 3.1) та данних Таблиці 1.1. знаходимо за формулою
. (4.1)
Довірчу межу виміряної величини знаходимо, використовуючи методику опрацювання результатів непрямих (посередніх) вимірів (див.розділ 3) за формулою
. (5.1)
Виміряне значення питомої густини запишемо так
. (6.1)
Використання Мсad:ПрикладвикористанняМсad для знаходження величин r, Dr, наведений в методичному посібнику [4.1].
Контрольні запитання
1. Що таке «густина речовини» і як вона може бути визначена?
2. Які похибки вимірювання методичного характеру притаманні застосованому в лабораторній роботі методу визначення густини?
3. Що таке інструментальна похибка вимірювання і як її оцінити?
4. Яка різниця між поняттям «похибка вимірювання» і «границя довірчого інтервалу похибки»?
5. В чому полягає суть поняття «прямі виміри» і в який спосіб оцінюється довірчий інтервал виміряної величини при прямих вимірах?
6. В чому полягає суть метода визначення границі довірчого інтервалу похибки вимірювання при непрямих (посередніх) вимірах ?
Література
1.1. Зайдель А. Н. Ошибки измерений физических величин. Л.: Наука, 1974,-108 с.
2.1..Бурдун Г. Д., Марков Б. Н. Основы метрологии. 2-е изд. М.: Изд-во стандартов, 1975.- 335 с.
3.1. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высш. шк., 2000. – 478 с.
4.1..Опрацювання результатів вимірювання при виконанні лабораторних робіт фізичного практикума з використанням математичної системи Mcad. (Методичні вказівки до лабораторного практикуму для студентів усіх спеціальностей) . А.О.Потапов, А.І.Мотіна. - К.: КНУТД, 2004.- 112 с.