««« Предыдущая страница] - [ стр. № 7]
§ 7. Измерительные приборы. Цена деления. Точность измерений
Приступая к измерениям, необходимо прежде всего подобрать приборы с учетом их пределов измерений. Пределы измерения — это минимальное (нижний предел) и максимальное (верхний предел) значения шкалы прибора. Чаще всего предел измерения один, но может быть два. Например, линейка (рис. 37) имеет один предел (верхний). Он равен 25 см. У термометра (рис. 38) два предела: верхний предел измерения температуры равен +50 °С; нижний предел измерения — -40 °С.
Рис.37.Линейка 25см.
Рис.38.Термометр.
На рисунке 39 изображены три линейки с одинаковыми верхними пределами (30 см). Но эти линейки измеряют длину с различной точностью. Наиболее точные результаты измерений дает линейка l, менее точные — линейка 3. Что же такое точность измерений и от чего она зависит? Для ответа на эти вопросы рассмотрим сначала цену деления шкалы прибора.
Цена деления — это значение наименьшего деления шкалы прибора.
Рис.39.
Чтобы определить цену деления шкалы, необходимо:
- выбрать два соседних значения, например 3 см и 4 см, на шкале линейки (см. рис. 39);
- подсчитать число делений (не штрихов!) между этими значениями; на линейке l (см. рис. 39) число делений между значениями 3 см и 4 см равно 10;
- вычесть из большего значения меньшее (4 см - 3 см = 1 см) и полученный результат разделить на число делений.
Полученное значение и будет ценой деления шкалы прибора.
Обозначим ее буквой С.
Для линейки 1:
Для линейки 2:
Для линейки 3:
Точно так же можно определить и цену деления шкалы мензурок 1 и 2 (рис. 40). Цена деления шкалы мензурки 1:
Цена деления шкалы мензурки 2:
Измерим один и тот же объем мензуркой 1 и мензуркой 2. Исходя из показаний шкалы объем воды в мензурке 1:
V = 35 мл.
Из показаний шкалы мензурки 2:
V= 37 мл.
Понятно, что точнее измерен объем воды мензуркой 2, цена деления которой меньше (1 <5 ). Значит, чем меньше цена
дел. дел. деления шкалы, тем точнее можно измерять данным прибором. В этом случае говорят: мензуркой / мы измерили объем с точностью до 5 мл (сравните с ценой деления шкалы Сх = 5 ), мензуркой 2 — с дел. точностью до 1 мл (сравните с ценой деления С2- 1 ). дел. Итак, любым прибором, имеющим шкалу, измерить физическую величину можно с точностью, не превышающей цены деления шкалы. Линейкой 1 (см. рис. 39) можно измерить длину с точностью до 1 мм. Точность измерения длины линейками 2 и 3 определите самостоятельно. Подумайте и ответьте 1. Что называют ценой деления? 2. Как определить цену деления шкалы прибора? 3. От чего зависит точность измерения данным прибором? 4. На рисунке 41 изображены измерительные приборы. Как они называются? Какие физические величины они измеряют? Какова цена деления шкалы каждого из них? Рис. 41 5. Определите показания шкалы каждого из приборов (см. рис. 41). 6. С какой точностью измеряют физические величины данными приборами? 7. Определите верхний и нижний пределы измерения данными приборами. Можно ли данный термометр использовать для измерения температуры наружного воздуха зимой на Северном полюсе? Почему? 8. На каких видах транспорта можно использовать данный спидометр (см. рис. 41): на самолете, автомобиле, велосипеде? Почему? Интересно знать! В истории науки есть немало случаев, когда повышение точности измерений давало толчок к новым открытиям. Так, оценить расстояния до звезд и создать точные каталоги их положения астрономы смогли благодаря повышению точности измерения положения ярких звезд на небе. Более точные измерения плотности азота, выделенного из воздуха, позволили в 1894 г. открыть новый инертный газ — аргон. Повышение точности измерений плотности воды привело к открытию в 1932 г. тяжелого изотопа водорода — дейтерия. Позже дейтерий стал одной из составляющих ядерного горючего. Сделайте дома сами Имея пластиковую бутылку и мерный стакан, изготовьте мензурку. Определите цену деления, точность измерения изготовленной вами мензуркой. Для изготовления шкалы используйте узкий лейкопластырь. Примите участие в конкурсе на «Лучшую мензурку класса». Пример решения задачи Для измерения величины угла используют транспортир. Определите: а) цену деления каждой шкалы транспортира, изображенного на рисунке 42; б) значение угла ВАС, используя каждую шкалу. Укажите точность измерения угла ВАС в каждом случае. Решение, а) Цена деления нижней шкалы: С. 130°- 120° _ ю° 1 дел. дел. Рис. 42 В А Цена деления средней шкалы: с _ 130°-120° _ 5° с 2 дел. дел.' Цена деления верхней шкалы: с _ 130°-120° _ 1° в 10 дел. дел." б) Определенный по нижней шкале с точностью до 10° ZBAC = 120°; определенный по средней шкале с точностью до 5° ZBAC- 125°; определенный по верхней шкале с точностью до 1° ZBAC= 127°. Упражнение 3 1. Определите цену деления шкалы часов, если между делениями, соответствующими значениям 15 мин и 30 мин, имеется 3 деления. 2. Температура воздуха в комнате /=16 °С. После того как протопили печь, столбик комнатного термометра поднялся на 4 деления. Определите, какая температура воздуха установилась в комнате, если цена деления термометра С = 2,0 —1 . дел- км 3. Цена деления шкалы спидометра С= 10 ——. На сколько делений дел. переместилась стрелка спидометра при выезде автомобиля из населенного пункта на трассу, если его скорость изменилась от vl = 60 — до v = 90 —? 4. Какую температуру показывает термометр (рис. 43)? С какой точностью можно измерять температуру данным термометром? 5. На рисунке 44 представлены четыре мензурки. Определите цену деления каждой мензурки и объемы жидкостей, налитых в них. 6. Определите, одинаковые ли объемы жидкостей налиты в мензурки (рис. 45). Какая из мензурок позволяет определить Рис. 43 объем жидкости с большей точностью? .«-I •do-'- 2.3ак.215.««« Предыдущая страница] - [ § 7.]