Отклонение стрелки по шкале равно

Отклонение стрелки весов

Точка равновесия

До взвешивания

После взвешивания

(9)

Следовательно, чувствительность весов равна

(10)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧКИ РАВНОВЕСИЯ

Для взвешивания нужно знать точку равновесия весов, т.е. то деление, на котором остановится их стрелка, если коромысло перестанет качаться.

Положение точки равновесия определяется следующим образом: коромысло ненагруженных весов, освобожденное от арретира, совершает затухающие колебания. Затухание колебаний происходит очень медленно, поэтому при взвешиваний никогда не дожидаются прекращения колебаний и точки равновесия находят вычислением, наблюдения колебаний стрелки по шкале. Для этого обычно наблюдают пять последовательных амплитуд колебаний стрелки, отсчитывая по шкале точки поворота. Деления по шкале следует отсчитывать от крайнего левого деления, принимая его за нулевое.

Обозначив точки поворота, отсчитанные по шкале, соответственно:

Точку равновесия находим по формуле:

(11)

Так как в процессе взвешивания положение равновесия ненагруженных весов может измениться, то точку равновесия определяют вторично в конце взвешивания и для расчетов берут среднее из двух

ТЕХНИКА ВЗВЕШИВАНИЯ

Масса взвешиваемого тела будет найдена, если будет найден набор гирь, при котором точка равновесия нагруженных весов совпадает с точкой равновесия ненагруженных весов. Добиться этого практически очень трудно. Поэтому находят два достаточно близких значения массы гирь и , между которыми находится значение массы тела . Удобнее исследуемое тело для взвешивания помешать на левой чашке весов, а гири на правой.

Если вес тела больше веса гирь, находящихся на правой чашке весов , то точка равновесия весов смешается на делений в сторону недогруженной чашки весов.

Пусть цена деления шкалы весов равна , тогда

(12)

Если тело взвешено с перегрузкой , то стрелка весов отклониться на делений в сторону чашки со взвешиваемым телом, тогда

(13)

и находят, конечно, методом качаний.

Решая совместно уравнения (12)и (13),получаем:

(14)

Зная разность масс гирь при взвешиваний тела с недогрузкой и перегрузкой соответствующую разность точек равновесия , можно определить чувствительность нагруженных весов

(15)

Если чувствительность весов достаточно велика

можно вычислить массу тела с учетом действия Архимедовских сил на тело и гири (см. формулу 4).

Полезно предварительно вычислить «приведенную»плотность гирь, т.к. граммовые гири сделаны из латуни , а миллиграммовые из алюминия

(16)

Значение плотности воздуха берется из таблиц.

ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ

Так как никакое измерение не дает точного значения измеряемого параметра, то взвешивание не может дать точного значения массы тела, поэтому окончательный результат взвешивания записывается в виде:

(17)

где абсолютная ошибка измерения, равная цене деления шкалы

весов.

Задание 1. Определение массы тела с учетом Архимеловских сил

1. Определение точки равновесия ненагруженных весов

2. Определите массу тела

3. Определите чувствительность весов, пользуясь результатами взвешивания тела

4. Возьмите из таблиц значение плотности воздуха , плотность вещества взвешиваемого тела и вычислив приведенную плотность гирь по формуле (16),найдите значение массы тела.

Выполняя задание 1, пользуйтесь следующей формулой (весов) записи:

таблица 1. Определение точки равновесия ненагруженных весов.

таблица 2

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В каких случаях масса взвешиваемого тела равна массе гирь на уравновешенных весах?

2. Зависят ли измерения массы на рычажных весах от географической широты места, где производятся измерения?

3. Какими другими способами можно найти массу тела?

4. Где точка приложения силы ?

5. Сформулируйте условие равновесия тела, имеющего ось вращения.

6. Почему центр тяжести неподвижной части весов обязательно должна быть ниже точки опоры?

7. Какими путями увеличить чувствительность весов? Какие детали конструкций весов позволяют менять чувствительность весов?

8. Почему при определений точки равновесия весов берется 5 поворотных значений, а не 4 или 6?

9. Что показывает цена деления шкалы весов?

10. Как исходя из формул (12)и (13),найти цену деления шкалы весов?

11. Выведите самостоятельно формулу (14).

ЛИТЕРАТУРА

1. А.Н. Матвеева, Д.Ф. Киселева. Механика. Общий физический практикум М.: Издательство МГУ, 1991 г.

2. Д.Ж. Табаяков и др. Лекционный эксперимент пл физике. Механика. Алма-Ата.: Мектеп, 1986 г.

3. И.Е. Продов. Основные законы механики. М.: Высшая школа,1985 г.

4. К.Б. Азибаева, В.В. Усанов. Факультативный курс по механике. Алма-Ата.: Мектеп, 1983 г.

5. Е.М. Гершензон, Н.Н. Малов. Лабораторный практикум по общей
физике. М., Просвещение. 1985 г.

6. А.С. Ахматова. Лабораторный практикум по физике М., Высшая школа, 1980 г.

7. Е.М. Гершензон, Н.Н. Малов. Курс общей физики.Механика. М.: Просвещение, 1979 г.

8. М.М. Архангельский. Курс общей физики. Механика. М.: Просвещение, 1975 г.

9. С.П. Стрелков. Механика. М.: Наука, 1975 г.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: