Моделирование из воска ювелирных изделий » Измерения и меры

Черты измерительных приборов

admin — Thu, 09 Sep 2010 10:34:15 +0000

Пусть на гире обозначено «5 кг». Это её номинальное (то есть указанное, обозначенное) значение. В действительности же вес гири может быть несколько иным, например 5 килограммов и 10 граммов.
Правильна ли такая гиря? Можно ли ею пользоваться?
Правильность любой меры или измерительного прибора оценивается значением их погрешности. Погрешностью называют разницу между номинальным и действительным значениями меры, то есть между тем, что должно быть, и тем, что есть на самом деле.
Значит, в нашем случае погрешность равна 10 граммам. Это составляет 0,2% от номинального значения меры; для точных технических измерений такая гиря не годится, а для более грубых вполне подходит.
А если бы номинальное значение гири равнялось, скажем, 50 граммам, то погрешность в 10 граммов составила бы уже 20%, что вообще недопустимо.
В зависимости от назначения меры или измерительного прибора устанавливают пределы допустимой погрешности. Если при поверке оказывается, что погрешность не выходит из этих пределов, мера или прибор считаются правильными. Чем меньше погрешность, тем мера точнее.
Если же нужна большая точность, пользуются штангенциркулем , микрометром или миниметром. Всё это измерительные приборы для точного определения длины. Погрешность штангенциркуля
не превышает 0,1 миллиметра, микрометра — 0,01 миллиметра, а миниметра — всего 0,001 миллиметра (1 микрон).
Рассмотрим ещё один признак, характеризующий измерительные приборы.
Это — чувствительность.
Допустим, что нам нужно измерить вес... песчинки. Если бросить её на чашку торговых весов, какие мы привыкли видеть в магазинах, то их стрелка даже не шелохнётся — весы не почувствуют веса песчинки . Другое дело, если ту же песчинку положить на чашку аптекарских весов . Под тяжестью песчинки чашка сразу же опустится.
Говорят, что аптекарские весы чувствительнее торговых. Чем более чувствителен прибор, тем меньшую величину можно измерить с его помощью.
Отметим ещё такой признак мер и измерительных приборов, как их изменчивость. Иногда бывает так: измеряя какую-либо величину, мы всякий раз получаем близкие, но всё же не совпадающие значения. При этом измерения происходят в одних и тех же условиях и ведутся очень тщательно. В чём тут дело?
Оказывается, причина скрыта в самом измерительном приборе. Трение подвижных частей, изменение упругости пружин, тепловое расширение деталей приводят к тому,что между отдельными показаниями прибора при одном и том же действительном значении измеряемой величины всегда наблюдается некоторая разница.
Наибольшая разница между отдельными значениями меры или показаниями измерительного прибора и называется изменчивостью.
Изменчивость — это свойство самого прибора, в неё не входят ошибки и погрешности, зависящие от человека, производящего измерение. А между тем такие погрешности неизбежны. Их можно снизить, так что они окажутся значительно меньше изменчивости, но совершенно устранить их нельзя. Об этом стоит рассказать подробнее.

Метрология

admin — Fri, 07 May 2010 10:27:54 +0000

Наша жизнь немыслима без измерений. Торопясь куда- либо, мы смотрим на часы, чтобы определить время; почувствовав недомогание, «ставим градусник» — измеряем температуру тела; покупая какой-нибудь товар, следим за стрелкой весов, то есть также производим измерение.
Без измерений не было бы ни телефона, ни радио, ни электричества. Не было бы, пожалуй, почти ни одной вещи из тех, что нас окружают.
Без точных измерений не существовало бы современной техники. Взять хотя бы какую-либо сложную машину — автомобиль, металлорежущий станок и т. д. В ней несколько тысяч деталей. И такие машины производятся в серийном, массовом порядке. Части однотипных машин можно переставлять с одной машины на другую без всякой подгонки. Это называется взаимозаменяемостью. Размеры взаимозаменяемых деталей часто отличаются друг от друга лишь на толщину человеческого волоса, а иногда ещё меньше. Такая точность стала возможной благодаря высокому совершенству измерений.
Не менее важную роль играют измерения в науке. Русский учёный Д. И. Менделеев говорил: «Наука начинается... с тех пор, как начинают измерять». И действительно, прогресс науки неотделим от прогресса измерений.
Благодаря измерениям был открыт ряд важных законов природы, например так называемый закон сохранения массы. Этот закон гласит, что при химических превращениях общее количество (масса) веществ, участвующих в реакции, не изменяется.
В свою очередь наука изыскивает новые, более совершенные методы измерений. Например, изучив природу света, учёные стали применять световые лучи для точнейших измерений длины.
По мере того как измерения становились всё более сложными и многообразными, росла необходимость в едином учении, которое связывало бы различные методы измерений, давало им научную основу. Так возникла самостоятельная отрасль науки — метрология —учение об измерениях и мерах.

В чем состоит измерение

admin — Mon, 05 Apr 2010 10:28:13 +0000

Когда нам нужно охарактеризовать какую-нибудь физическую величину (размер, вес и т. д.), мы сравниваем её с другой подобной величиной, которая хорошо известна всякому. Так, если нужно" дать представление о размерах какого-либо предмета, то говорят, что он «шириной с ладонь», «высотой с трёхэтажный дом» или «толщиной в два пальца».
Процесс сравнения одной, пока ещё неизвестной величины с другой, известной величиной и называется измерением. Известная величина играет здесь роль единицы измерения.
Измерить какую-либо величину — значит установить, сколько единиц в ней содержится, или, другими словами, во сколько раз она больше, чем единица измерения.
В наших примерах «единицами измерений» служили ширина ладони, высота этажа и толщина пальца. Сами же эти предметы (ладонь, трёхэтажный дом, палец) были как бы мерами измерений.
Стало быть, мера представляет собой предмет, у которого размер, вес или какая-нибудь иная величина служат единицей измерения.

У истоков

admin — Wed, 24 Mar 2010 10:29:36 +0000

В глубокой древности мерами служили главным образом части человеческого тела. Достоинство таких «мер» в том, что они всегда «под руками».
Несколько тысячелетий назад в Египте были воздвигнуты огромные пирамиды. При постройке их в качестве единицы длины применялся локоть — расстояние от кончика среднего пальца до локтя. Египетский локоть равнялся приблизительно 525 миллиметрам.
Такая же мера длины употреблялась и в древней Вавилонии (1500—500 годы до нашей эры), но вавилонский локоть был равен пример-но 540 миллиметрам.
До конца XVI века локоть служил основной единицей длины и в России. Здесь его длина составляла около 457 миллиметров. Затем локоть заменили аршином, который был в полтора раза длиннее, т. е. равнялся примерно 686 миллиметрам. Слово аршин пришло с востока; «арш» по-персидски — тот же локоть. В начале XVIII века аршин увеличили до 711 миллиметров.
Издавна в России применялась и другая единица длины — сажень; до XVII столетия она была равна трём локтям. В 1649 году сажень приравняли трём аршинам. Помимо трёхлокотной и трёхаршинной саженей находили применение две другие сажени — косая и маховая (вспомните поговорку «косая сажень в плечах»).
Косая сажень равнялась расстоянию от подошвы левой ноги до конца большого пальца вытянутой вверх правой руки. Маховая сажень была равна расстоянию между концами средних пальцев распростёртых рук.
В Англии до сих пор применяется единица длины — дюйм, который первоначально равнялся длине сустава большого пальца. Само слово «дюйм» по-голландски означает большой палец.
Многими народами применялась ещё одна единица длины — фут (от английского слова «ступня»). Он был равен длине человеческой ступни.
Расстояния измерялись шагами, двойными шагами и т. д. В древнем Риме для этой цели применяли особую единицу — милю, равную тысяче двойных шагов. Слово «милле» по-латыни аначит тысяча.
Но все подобные меры имели очень большой недостаток. Ведь у одного человека рука длиннее, а у другого короче; у одного шаг шире, а у другого уже. Значит, каждый измеряет по-своему. Отсюда и пошла пословица «другого на свою меру не меряй». Немудрено, что долгое время в мерах царила полная неразбериха. Так, например, в Германии даже в начале XIX века единица длины фут имела значение от 250 до 330 миллиметров.
Всё это мешало развитию промышленности и торговли. Ведь дело доходило до того, что в одном и том же городе на разных рынках употреблялись разные меры! Развитие торговли требовало, чтобы все «локти», по крайней мере в пределах одной страны, были одинаковыми.
Ещё в XII веке английский король Генрих I ввёл узаконенную меру длины — ярд. По преданию ярд равнялся расстоянию от носа короля до конца среднего пальца вытянутой руки. Другое предание гласит, что прототипом ярда послужил королевский меч.
В XIV столетии в Англии был установлен «законный дюйм, равный длине трёх ячменных зёрен, вынутых из средней части колоса и приставленных одно к другому своими концами». Но мало установить «законную меру», нужно ещё следить, чтобы ею правильно пользовались. Поэтому одновременно с установлением таких мер вводились суровые наказания за обмеривание и обвешивание. Например, в XII веке новгородский князь Всеволод повелел виновных в этом преступлении «казнити близко смерти».
Иван Грозный даже запретил иметь собственные весы для торговли. Разрешалось пользоваться лишь казёнными — «государевыми» — весами.
В XVII столетии царь Фёдор Алексеевич впервые ввёл регулярную проверку правильности существующих мер. Проверенные меры (линейки, гири, вёдра и т. д.) клеймились «орлёной печатью» с изображением государственного герба — орла. На рис. 1 показаны «орлёные» гири, изготовленные в XVIII веке.
Ряд важных законодательных актов по упорядочению мер осуществил Пётр I. В 1700 году он приказал бургомистрам (главам городов) «просматривать весы, гири, аршины и сальные бочки и исправлять их по московским таможенным медным и заорлённым гирям, и чтобы у торговых и мастеровых людей были весы и фунты заклеймены годовым клеймом».
В 1722 году Пётр приказал проверять торговые меры и весы дважды в год, «дабы упредить в том воровские умыслы». В 1725 году выходит указ Петра I о мерах.
И всё же даже «орлёные» меры часто не совпадали друг с другом. Один клеймёный аршин оказывался больше или меньше другого. Это объяснялось прежде всего отсутствием образцов, изготовленных очень точно и предназначенных только для проверки обычных рабочих мер. И вот, в 1736 году русское правительство образовало специальную комиссию, занимавшуюся созданием образцовых мер. Эта комиссия установила, в частности, точные размеры аршина, взяв за образец полуаршин, сохранившийся в кабинете Петра I. Она же установила величину русской меры веса — фунта (приблизительно 409,5 грамма). Образцовый фунт был изготовлен в 1747 году. Он хранится поныне.
В 1797 году вышел закон «Об учреждении повсеместно в Российской империи верных весов, питейных и хлебных мер». Этот закон предписывал изготовить по образцовому фунту целый набор гирь — в 1 и 2 пуда (пуд равен примерно 16,38 килограмма), 1, 3, 9 и 27 фунтов и т. д.
Наконец, в 1842 году в'России была создана государе ственная служба мер и весов, сохранившая свои основные черты и поныне. В тот год начало работать первое метрологическое учреждение — «Депо образцовых мер и весов», возглавляемое «учёным хранителем». Должность «учёного хранителя» занимали известные метрологи акад. А. Я. Купфер, проф. В. С. Глухов, а с 1892 года — великий русский учёный Дмитрий Иванович Менделеев, сыгравший исключительно важную роль в дальнейшем развитии отечественной метрологии.
Ещё полтора века назад метрология, по словам видного советского метролога проф. П. М. Тиходеева, представляла «как бы справочник о мерах, содержащий их перечисление и соотношения между мерами разных стран».
Благодаря Д. И. Менделееву метрология превратилась в науку об измерениях не только длины, веса и объёма, но и большого числа других величин, как-либо характеризующих окружающий нас мир.
По инициативе Д. И. Менделеева «депо» было преобразовано в Главную палату мер и весов, где он проработал последние 15 лет своей жизни, до 1907 года.
Главная палата существовала и в советское время. Сейчас метрологическая работа осуществляется в Комитете стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР.

На все времена

admin — Wed, 03 Mar 2010 10:30:39 +0000

К концу XVIII века в каждой развитой стране уже сложилась своя система мер и единиц измерения. Некоторые меры, их названия кочевали из страны в страну, от народа к народу. В целом же различные системы мер, как и разные языки, были не похожи друг на друга. Русский аршин не совпадал с английским ярдом, ярд — с французским туазом. Это мешало установлению торговых и культурных связей между народами, препятствовало развитию науки и промышленности.
Дело осложнялось тем, что существовавшие системы мер и единиц были очень неудобны. Чтобы перейти от одной единицы к другой, приходилось проделывать порой сложные арифметические вычисления. Вспомните, как неудобна была, например, система прежних русских единиц длины. Миля (это название пришло в Россию с запада) равнялась семи вёрстам, верста — 500 саженям, сажень — трём аршинам, аршин — четырём четвертям, четверть — четырём вершкам. Не сразу подсчитаешь, сколько в миле вершков!
Была и ещё одна беда. От употребления рабочие меры изнашивались. С течением времени менялось значение и образцовых мер. А сравнивать их было не с чем.
Назревала необходимость в создании новой, гораздо более совершенной системы мер, единой для всех государств и основанной на неизменных единицах.
«Для создания... системы мер, которая была бы достойна просвещённого века,— писал один из учёных того времени,— нельзя допускать ничего, что не покоилось бы на прочных основаниях, что не связано теснейшим образом с предметами неизменными, ничего, что могло бы впоследствии зависеть от людей и от событий, надо обратиться к самой природе, почерпнув основу системы мер в её недрах...». В конце XVIII века французское Национальное собрание вынесло решение о том, чтобы «единица длины установлена была неизменная и в любое время восстанавливаемая».
Новая система единиц родилась во Франции во время французской революции. «Как могут друзья равенства терпеть пестроту и неудобство мер, хранящих ещё память о позорном феодальном рабстве... в то время, как они клялись уничтожить самое наименование тирании, каково бы оно ни было?..» — таков был девиз сторонников реформы.
Создание новой системы мер поручили специальной комиссии, в состав которой входили виднейшие французские математики и астрономы Борда, Кондорсе, Лагранж, Лаплас, Монж. Комиссия предложила «считать за основную единицу меры длины одну десятимиллионную часть четверти земного меридиана».
В течение шести лет французские учёные Деламбо и Мешен измеряли длину Парижского меридиана между Дюнкерком и Монжуй (близ Барселоны). Для этой цели служил туаз (приблизительно 1,95 метра).
Закончив измерения, учёные вычислили длину новой меры, равной одной десятимиллионной доле четверти меридиана, проходящего через Париж. Новая единица получила название метра (от греческого слова метрон — мера). Она послужила основой для международной метрической системы мер.
Как же построена эта система?
Основная единица метрической системы — метр. Существует и ряд других единиц длины. Но каждая единица в десять раз больше или меньше соседней. Такое соотношение между единицами очень удобно при расчётах.
Если единица длины больше метра, то в её название входит греческое слово — «дека» (десять), «гекто» (сто),«кило» (тысяча). Оно показывает, сколько метров содержит эта единица.
Если же единица меньше метра, то её название начинается с латинских слов «деци» (десять), «санти» (сто) или «милли» (тысяча). Они означают, что единица в соответствующее число раз меньше, чем метр.
Таким образом, километр в тысячу раз больше метра, а миллиметр — в тысячу раз меньше метра.
Другая важная особенность метрической системы — взаимосвязь между единицами длины, площади, объёма и веса (массы). Так, квадратный сантиметр—это площадь квадрата со сторонами в 1 сантиметр. Кубический метр — это объём куба с рёбрами в 1 метр.
Вес кубического дециметра (то есть куба с рёбрами в 1 дециметр) чистой воды при температуре 4° С приняли за единицу веса и назвали килограммом. В килограмме 1000 граммов. Тысячную долю грамма называют миллиграммом.
Как видите, получилась стройная и удобная система мер. Отмечая её большое значение для всего человечества, французское правительство постановило изготовить медаль, «чтобы передать памяти потомства время, когда система мер была доведена до совершенства». Надпись на медали должна была гласить: «На все времена — для всех народов» . Однако проект медали так и остался неосуществлённым.
Несмотря на преимущества метрической системы, её внедрение в жизнь встретило много препятствий. Противодействие оказал, например, Наполеон Бонапарт. «Чтобы заставить старую нацию принять новые единицы мер и весов,— писал он,— надо переделывать все административные правила, все расчёты промышленности; такая работа устрашает разум». Практическое осуществление метрической реформы было отложено на много лет.
В 1867 году в Париже возник Международный комитет мер и весов.
Основная его задача состояла в изучении метрической системы. В России, в Петербургской Академии наук с этой же целью образовали комиссию в составе академиков О. В. Струве, Г. И. Вильда и Б. С. Якоби. Вскоре по предложению Петербургской и Парижской Академий французское правительство организовало международную метрическую комиссию, которая собиралась дважды — в 1870 и 1872 годах.
В 1875 году в Париже была созвана дипломатическая конференция, в которой участвовали представители двадцати государств. Представители семнадцати государств приняли новую метрическую систему. В Париже было организовано Международное бюро мер и весов. Оно находится в Севре (предместье Парижа) и управляется международным комитетом, членами которого являются учёные разных государств, в том числе и Советского Союза.
К концу XIX века метрическую систему узаконили почти во всех странах Европы, за исключением царской России и Англии.
В нашей стране метрическая система была введена только в 1918 году декретом Совета Народных Комиссаров. К 1927 году она полностью вытеснила систему старых русских мер.

Что такое эталоны

admin — Sun, 21 Feb 2010 10:31:36 +0000

Чтобы быть уверенным в точности какой-либо меры, её нужно время от времени поверять — сравнивать с другой, заведомо более точной мерой.
Но ведь нельзя всякий раз сравнивать меру длины непосредственно с меридианом — дело это очень трудное и требующее много времени. Поэтому сразу же, как только была измерена длина меридиана, изготовили особую меру — прототип или эталон метра (слово «эталон» означает образец). Эталон — это образцовая мера, служащая для «хранения» и «воспроизведения» единицы измерений с наивысшей точностью, достижимой при современном состоянии науки.
Однако вскоре после изготовления эталона выяснилось, что при вычислении длины метра произошла ошибка, и в четверти земного меридиана оказалось не 10 000 000 метров, а 10 000 856. Ещё большее расхождение обнаружилось между эталоном килограмма и весом одного литра воды Учёные были вынуждены признать, что «природные» единицы пока ещё менее надёжны, чем единицы, основанные на «искусственных» эталонах. Поэтому Международная метрическая комиссия решила не изменять эталонов. Ведь с годами методы измерений всё более совершенствуются, и кто мог бы поручиться, что при последующих измерениях длины меридиана не получатся снова несколько иные результаты. Нельзя же всякий раз вносить поправки — это подорвало бы всякое доверие к метрической системе.
Поэтому было решено считать эталон метра за единицу длины, а эталон килограмма — за единицу веса. Таким образом, метр и килограмм перестали быть «природными» мерами и превратились в такие же условные меры, как аршин, фунт, ярд и туаз. Но у метрической системы осталось всё же неоспоримое достоинство — большое удобство в пользовании.
В 1889 году Международное бюро мер и весов изготовило 34 эталона метра и 43 эталона килограмма. Они были сделаны из сплава платины с 10% металла иридия. Такой сплав химически устойчив (не растворяется в кислотах), достаточно твёрд и почти не расширяется при повышении температуры.
В том же году были утверждены международные эталоны метра и килограмма, а также эталоны для государств, подписавших метрическую конвенцию (соглашение). Россия получила по жребию эталоны метра № 28 и № 11 и эталон килограмма № 12. Эталон метра № 28 и эталон килограмма № 12, хранящиеся в Ленинграде, во Всесоюзном научно-исследовательском институте метрологии им. Д. И. Менделеева, признаны основными эталонами длины и веса (массы) СССР. Насколько же различаются между собой эталоны различных стран? Исследования показали, что эталоны метра отличаются друг от друга не более чем на 0,1 микрона (микрон — тысячная доля миллиметра). Эталоны килограмма, судя по измерениям, сделанным спустя 50 лет с момента их изготовления, отличаются друг от друга не более чем на 0,2 миллиграмма.
Сохранить такую точность в течение долгого времени
удаётся благодаря исключительно тщательному «уходу» за эталонами. Эталоны нуждаются в абсолютном покое. Пользуются ими очень редко, чтобы они не изнашивались и не изменяли своего значения. По этой же причине эталоны хранятся под стеклянными колпаками или
в специальных футлярах. Температура в хранилищах поддерживается постоянной, чтобы размеры эталонов не менялись. Кроме того, при изменении температуры воздух в помещении начинает циркулировать, а это способствует накоплению пыли. Известно, например, что стеклянные колпаки-абажуры для ламп особенно сильно пылятся изнутри. И вот почему. Когда лампа горит, воздух, нагреваясь, расширяется и частично выходит из-под колпака наружу. Когда же лампа выключается, колпак остывает и засасывает воздух извне. При этом содержащаяся в воздухе пыль оседает на внутренней поверхности колпака. Такая же картина наблюдается в помещениях, где температура колеблется.
16
Но почему нужно оберегать эталоны от пыли? Пыль вредна тем, что при удалении её на поверхности эталона могут появляться мельчайшие царапины, а это понизит его точность.

От эталона к «рабочей» мере

admin — Tue, 02 Feb 2010 10:32:19 +0000

О технике и в быту находят применение сотни тысяч раз-личных мер. Ясно, что поверять каждую из них непосредственно по государственному эталону практически невозможно, не говоря уже о том, что от частого употребления он быстро бы износился и утратил первоначальную точность. Как же быть?
Оказывается, вопрос решается сравнительно просто. Между государственным эталоном и рядовой «рабочей» мерой существует ещё ряд промежуточных звеньев.
Обычно у каждого основного государственного эталона есть несколько «двойников» — эталонов-копий, которые применяются для поверки так называемых «рабочих эталонов». Рабочие эталоны используются в свою очередь для поверки образцовых мер меньшей точности. А уже с образцовыми мерами сличается вся масса рабочих мер, применяемых для практических измерений.
Кроме эталонов-копий, имеются ещё «эталоны-свидетели». С ними сравнивают государственный эталон, если в его правильности возникает какое-либо сомнение. Таким образом, единственное назначение «эталонов-свидетелей» — создать уверенность в неизменности основного эталона.
Государственный эталон, эталоны-копии и эталоны-свидетели — это «хранители» единицы измерений. Рабочий же эталон и другие образцовые меры служат для «передачи» и «размножения» единицы. Наконец, обычные рабочие меры предназначены для повседневного пользования.

Для чего нужны измерительные приборы

admin — Sat, 16 Jan 2010 10:33:13 +0000

Только немногие меры сами по себе достаточны для из-
мерений. Таковы, например, меры длины. Приложив
линейку к измеряемому телу, мы сразу узнаем его длину.
А как быть, если нужно измерить, положим, вес тела?
Всякий знает, что для этой цели, помимо гирь, нужны ещё и весы, то есть измерительный прибор.
Таким образом, измерительные приборы служат как бы посредниками между измеряемой величиной и мерой.
Но не все единицы измерений имеют свои меры. Нет их у единиц скорости, времени и т. д. Эти меры невозможно осуществить. В таких случаях применяются так называемые «показывающие» приборы, которые позволяют обойтись вовсе без мер. Показывающие приборы очень удобны в обращении, поэтому ими часто пользуются даже когда возможно применение мер. По такому принципу устроены, например, пружинные весы .
Если подвесить на пружине груз, то пружина растянется тем сильнее, чем больше он весит. Зна.чит, чтобы измерить вес груза, достаточно определить, насколько растянулась пружина. Это делают с помощью шкалы - линейки с делениями, по которой движется стрелка, прикреплённая к пружине.
Прежде чем пользоваться пружинными весами, их нужно проградуировать. Градуировка состоит в следующем. К пружине подвешиваются гири различного веса, скажем, 1 килограмм, 2 килограмма, 3 килограмма и т. д., причём всякий раз на шкале против стрелки делается соответствующая пометка. Промежутки между пометками делятся на равное число более мелких частей. В дальнейшем стоит посмотреть, на какое деление шкалы показывает стрелка весов, и мы уже знаем вес взвешиваемого предмета .
Каждый из нас часто пользуется такими показывающими приборами, как часы, термометр и барометр.
При езде в автомобиле мы наблюдаем за стрелкой спидометра — так называется показывающий прибор для измерения скорости (по-английски спид — скорость).
Во многих квартирах есть электрический счётчик — прибор, показывающий расход электроэнергии.
Альпинист, взбираясь на вершину горы, измеряет высоту по альтиметру. Этот прибор устанавливается также на самолётах, аэростатах и т. д.
Существуют приборы для измерения глубины моря, влажности воздуха, твёрдости различных тел, величины кровяного давления и многие другие. С каждым годом человек создаёт всё новые и новые измерительные приборы, облегчающие его труд и способствующие дальнейшему росту науки и техники.
Приборы очень разнообразны, но все они имеют общие «черты», позволяющие характеризовать работу любого прибора. Они обычно указываются в специальном «аттестате», прилагаемом к прибору. Об этом мы сейчас и расскажем.

Токовые весы

admin — Sat, 02 Jan 2010 10:59:21 +0000

В науке, технике и в быту видное место занимает электричество. Без него невозможно представить современную жизнь. Вот почему метрология уделяет большое внимание электрическим измерениям.
Электрические измерения очень многообразны. Даже для беглого ознакомления с ними нехватило бы всей нашей книжки. Поэтому мы поневоле ограничимся одним примером. Поговорим о так называемых токовых весах.
Вы, вероятно, знаете, что электрический ток — это движение электрически заряженных частиц вещества . Чем больше зарядов переносится током в единицу времени, тем больше и величина, или, как говорят, сила тока. В лампочке от карманного фонарика, например, сила тока сравнительно мала, а в обмотке мощного электромотора велика.
Если намотать из провода спираль и пропустить через неё электрический ток, то она будет вести себя подобно магниту — приобретёт способность притягивать железо. Причина этого в том, что здесь возникают магнитные силы; они всегда действуют в пространстве, окружающем провод с электрическим током .
Если взять чувствительные рычажные весы с железными чашками и приблизить к одной из них проволочную спираль, то при включении тока равновесие чашек нарушится.
Чтобы восстановить равновесие весов, нужно положить на вторую чашку какой-то груз . Чем больше сила тока, текущего по спирали, тем сильнее притягивается первая чашка и тем больший груз нужно положить на вторую, чтобы равновесие восстановилось.
Значит, по весу груза можно судить о силе тока, проходящего через спираль. На этом принципе и основано действие токовых весов — эталонного прибора, с помощью которого воспроизводят единицу силы электрического тока (ампер).

Как измеряют давление

admin — Sat, 02 Jan 2010 10:58:20 +0000

Нам часто приходится иметь дело с давлением. Поезд давит на рельсы; газы, образующиеся при сгорании топлива, давят на поршень двигателя; налитая в стакан вода оказывает давление на его дно и стенки.
Короче говоря, любые два соприкасающихся тела давят друг на друга. Сила, с которой одно тело воздействует на другое, всегда распределяется по всей площади их соприкосновения. На каждую единицу этой площади приходится определённая часть общей силы. Сила, действующая на единицу площади, по которой соприкасаются тела, и называется давлением.
Почему лыжник проходит по самому рыхлому снегу, а пешеход проваливается в него по колено? Дело здесь в том, что одна и та же сила (вес человека) в первом случае распределяется по значительно большей площади, чем во втором.
А иногда совершенно разные силы создают одинаковые давления. Например, давление колеса паровоза на рельс приблизительно равно давлению граммофонной иглы на пластинку. Секрет здесь всё в том же — в различной площади соприкосновения.
Необходимость в измерении давлений встречается на каждом шагу. Метеорологи измеряют атмосферное давление, то есть давление, оказываемое на поверхность земли воздушным столбом атмосферы. Океанографы исследуют давление в морских глубинах. Врачу часто приходится определять давление крови в кровеносных сосудах больного.
Учёные научились измерять колоссальные давления, возникающие, например, в орудийных стволах при выстреле. Было измерено и ничтожное давление, оказываемое на различные тела лучами света.
Принят ряд единиц давления. Они выражаются единицами силы, отнесёнными к единицам площади. Так, в технике давление часто измеряют в килограммах на квадратный сантиметр (кг/см2).
Для измерения небольших давлений применяются другие единицы — миллиметр ртутного столба и миллиметр водяного столба.
Миллиметр ртутного столба (мм Hg) — это давление, производимое столбом ртути высотой в 1 мм при ускорении силы тяжести, равном 9,80665 м/сек2.
Миллиметр водяного столба (обозначается через мм Н20) — давление, оказываемое столбом воды высотой в 1 мм при температуре 4° С.
1 кг/см2 равен 10 000 мм Н20 или 735,56 мм Hg.
Измеряют давления с помощью специальных приборов, которые называются манометрами.
На рис. 32 изображён простейший манометр. Он представляет собой изогнутую стеклянную трубку, наполненную ртутью или водой. Одно из колен трубки соединяется с резервуаром, в котором нужно измеритьдавление газа, другое остаётся открытым. На свободный конец трубки давит столб атмосферного воздуха. Если давление внутри резервуара, с которым соединён манометр, равно атмосферному давлению, жидкость в обоих коленах устанавливается на одном уровне. Если же давление внутри резервуара больше атмосферного, то ртуть в открытом колене поднимется, а в закрытом опустится. Разность уровней ртути будет тем больше, чем больше измеряемое давление по сравнению с атмосферным. Если при атмосферном давлении в 760 мм Hg разность уровней ртути составляет, например, 10 мм, причём уровень жидкости.
Единицы давления (от 1 до 1000 кг/см2) воспроизводятся обычно с помощью ртутных и поршневых эталонных манометров.
Эталонный манометр ртутного типа устроен по уже знакомому нам принципу. Он представляет собой U-об-разную трубку из инвара с двумя стеклянными смотровыми окнами. Высота ртутного столба измеряется оптическим методом с очень высокой точностью. Такой манометр служит для воспроизведения единицы, равной 1 кг/см2.