Лабораторная работа № Определение плотности вещества



Скачать 36.99 Kb.
Дата23.01.2019
Размер36.99 Kb.
#67573
ТипЛабораторная работа

Лабораторная работа № 1. Определение плотности вещества

ЦЕЛЬ: на примере определения плотности вещества научиться производить измерения некоторых физических величин, изучить методику расчета доверительного интервала и доверительной вероятности при прямых и косвенных измерениях. Установить связь между доверительным интервалом и доверительной вероятностью.


СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Плотностью вещества называется его масса, заключенная в единице объема

. (1.1)

ОБОРУДОВАНИЕ

1.Масса исследуемого тела определяется взвешиванием на технических весах. Технические весы состоят из равноплечного рычага, называемого коромыслом. Опорой коромыслу служит ребро стальной призмы, вставленной в середину коромысла, перпендикулярно его плоскости, ребро призмы опирается на пластину, укрепленную наверху колонки. Центр тяжести коромысла с чашками и стрелкой лежит ниже ребра призмы, так что коромысло находится в устойчивом равновесии. На равных расстояниях от опорного ребра имеются призмы, на которых подвешены чашки весов.

Для определения равновесия служит длинная стрелка, прикрепленная к коромыслу. Конец стрелки двигается.

При взвешивании на технических весах необходимо соблюдать следующие правила:

А) пока весы не находятся в работе, их необходимо арретировать поворотом головки;

Б) разновесы и взвешиваемое тело следует ставить так, чтобы общий центр тяжести грузов приходился на середину чашки;

В) разновесы следует брать пинцетом;

Г) когда взвешивание окончено, весы нужно арретировать и, сняв разновесы, записать вес тела (разновесы кладут только в ящик);

Д) для корректирования возможной неравномерности чашек весов повторить взвешивание, переложив взвешиваемое тело не другую чашку.

2. Высота цилиндра измеряется с помощью штангенциркуля. Штангенциркуль служит для измерения линейных размеров, не требующих высокой точности. Отсчетным приспособлением у всех конструкций штангенинструментов служит шкала штанги и нониус. Цена деления основной шкалы равна 1мм. Нониусы штангенциркулей изготавливаются таким образом, что цена деления их обычно равна 0,1, 0,05 или 0,2 мм.

3. Диаметр цилиндра измеряется с помощью микрометра. Микрометр служит для измерения размеров, требующих высокой точности. Отсчетное устройство микрометра состоит из двух шкал. Горизонтальная шкала имеет цену деления 0,5 мм, а цена деления шкалы барабана 0,01 мм.
ОПИСАНИЕ МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ

В данной работе тело имеет форму цилиндра. Объем тела цилиндрической формы вычисляется по формуле

(1.2)

где d – диаметр цилиндра; l- высота цилиндра.

При подстановке (1.2) в (1.1) расчетная формула для плотности принимает вид



. (1.3)
С учетом полученных средних значений измерений формула может быть записана в следующем виде:

. (1.4)
Задание 1. Проведение прямых измерений и расчет случайной по грешности.

Внесите сведения о приборах в таблицу 1.1.


Таблица 1.1. - Сведения о приборах

Прибор

Класс точности

прибора, γ %



Цена деления

шкалы, С


Технические весы







Штангенциркуль







Микрометр







Определить массу тела m тела цилиндрической формы, взвешивая его на технических весах. Повторите взвешивание 5 раз.

Рассчитать среднее квадратичное отклонение σm.

Рассчитать абсолютную погрешность m простейшим методом и методом Стьюдента.

Рассчитать относительную погрешность m. .

Записать результат измерений.

Все полученные данные внести в таблицу 1.2.
Таблица 1.2 – Результаты измерений массы тела


N

mi

mi-

(mi-)2

σm

m

m

1










=

=

P=l-(0,5)N-1=



m=100%=

2










3










4










tP,N =

P=0,95


m=100%=

5












Сумма:










Результат измерения: , P=0,95.

Измерить высоту цилиндра l, с помощью штангенциркуля, в различных точках 5 раз.

Рассчитать среднее квадратичное отклонение σl.

Рассчитать абсолютную погрешность l простейшим методом и методом Стьюдента.

Рассчитать относительную погрешность l .

Записать результат измерений.

Все полученные данные внести в таблицу 1.3.
Таблица 1.3 – Результаты измерений высоты тела


N

li

li-

(li-)2

σl

l



1










=

=

P=l-(0,5)N-1=



l=100%=

2










3










4










tP,N =

P=0,95


l=100%=

5












Сумма:










Результат измерения: , P=0,95.

Измерить диаметр цилиндра d, с помощью микрометра, в различных точках 5 раз.

Рассчитать среднее квадратичное отклонение σd.

Рассчитать абсолютную погрешность d простейшим методом и методом Стюдента.

Рассчитать относительную погрешность d.

Записать результат измерений.

Все полученные данные внести в таблицу 1.4.

Таблица 1.4 – Результаты измерений диаметра тела



N

di

di-

(di-)2

σd

d



1










=

=

P=l-(0,5)N-1=



d=100%=

2










3










4










tP,N =

P=0,95


d=100%=

5












Сумма:










Результат измерения: , P=0,95.


Задание 2. Проведение косвенный измерений и расчет случайной погрешности.

Рассчитать среднее значение плотности вещества по формуле 1.4.

Рассчитать среднее квадратичное отклонение σρ.

Рассчитать абсолютную погрешность ρ методом Стьюдента.

Рассчитать относительную погрешность ρ.

Записать результат измерений.

Все полученные данные внести в таблицу 1.5.

Таблица 1.5. – Расчет плотности тела и абсолютной погрешности косвенных измерений



N

m

l,мм

d,мм

ρ, кг/м2

σρ

ρ





















tP,N =

P=0,95


ρ= 100%=












Результат измерения: , P=0,95.


Задание 3. Исследование зависимости ширины доверительного интервала от требуемой доверительной вероятности.
Запишите в таблицу 1.5. значения коэффициента Стьюдента, пользуясь Таблицей 1.

Рассчитайте доверительный интервал для плотности вещества ρ, при различных значениях коэффициента Стьюдента tP:N.



Сделайте вывод о ширине доверительного интервала, в зависимости от требуемой доверительной вероятности.
Таблица 1.5. - Зависимости ширины доверительного интервала от требуемой доверительной вероятности

Доверительная вероятность

0,70

0,80

0,90

0,95

0,99

Коэффициент Стьюдента tP:N
















Доверительный интервал, ρ


















Контрольные вопросы



  1. Какой интервал называют доверительным?

  2. Что такое доверительная вероятность измерений?

  3. По какой формуле рассчитывают среднее квадратичное отклонение случайной величины?

  4. Чему равна величина систематической составляющей СКО?

  5. В каких случаях рост числа измерений не приводит к увеличению точности? Чем обусловлена погрешность в этих случаях?

  6. Для чего используют коэффициент Стьюдента? Чем определяется его значение?

  7. Как рассчитывают доверительный интервал результата прямых измерений?

  8. Как рассчитывают доверительный интервал результата косвенных измерений?



ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

  1. К самостоятельному выполнению лабораторных работ студент может приступить после прохождения инструктажа по проведению лабораторных работ и усвоения безопасных методов их выполнения, о чём студент расписывается в журнале по технике безопасности. Эта подпись является также обязательством восстановить оборудование, вышедшее из строя по вине студента. К самостоятельному выполнению лабораторных работ студент может приступить

  2. Перед выполнением работы необходимо тщательно изучить ее описание.

  3. Работы следует выполнять на исправных установках.

  4. Измерительные приборы и инструмент необходимо использовать только по их прямому назначению.

  5. Включать приборы и лабораторные установки можно лишь после разрешения преподавателя.


ПРАВИЛА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

  1. Данные измерений и расчётов следует записывать чётко и кратко в заранее подготовленные таблицы.

  2. Точность измерений и расчётов должна соответствовать цели опыта.

  3. В каждом опыте необходимо устранять возможные систематические погрешности, оценивать случайные погрешности и точность результата измерений.

  4. Следует проанализировать результаты каждого эксперимента и сделать выводы.


ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

Отчеты по лабораторным работам оформляются в отдельной рабочей тетради в клетку. Каждый студент оформляет отчёт по индивидуальным опытным данным.

Отчет должен содержать следующую информацию:

1.Наименование лабораторной работы.

2.Цель лабораторной работы.

3.Схема лабораторной установки или оборудование.

4.Расчетные формулы.

5. Результаты измерений и расчетов (в таблицах).



6.Графики, построенные на миллиметровой бумаге по соответствующим правилам.

7. Оценка погрешности измерений.

8. Ответы на контрольные вопросы.

9. Выводы в соответствии с поставленной целью.



Вывод включает в себя:

  1. основные численные результаты измерений,

  2. погрешность измерений, в случае относительной погрешности более 15% обязателен анализ и указание причин, приведших к снижению точности эксперимента,

  3. анализ результатов:

  • сравнение опытных зависимостей (графиков) с теоретическими,

  • сравнение полученных экспериментальных значений с табличными (обязательна ссылка на источники информации),

  • сопоставление их расхождений с точностью измерений.

Каталог: 2014
2014 -> Федеральные клинические рекомендации по диагностике и лечению
2014 -> Программа профессионального модуля техническое обслуживание и ремонт автомобилей Профессия: 23. 01. 03 Автомеханик
2014 -> Нп «палата судебных экспертов»
2014 -> Методические указания к выполнению письменной экзаменационной работы студентов по профессиональному модулю
2014 -> Методическая разработка для тренеров-преподавателей мбоудод сдюсшор №2 «Красные Крылья», «Средства восстановления в спорте»
2014 -> Акт о состоянии общего имущества собственников помещений в многоквартирном доме, являющегося объектом конкурса

Скачать 36.99 Kb.

Поделитесь с Вашими друзьями:




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2023
обратиться к администрации

    Главная страница