5. Определение массы тела

При определении массы тела нужно сравнить нулевую точку ненагруженных весов п_0ср с нулевой точкой нагруженных весов п_2ср (весы нагружены взвешиваемым телом). При этом нужно учитывать, что положение нулевой точки ненагруженных весов п_0ср зависит от установки весов и может меняться в результате неосторожного обращения с весами – перестановки с места на место их, резкого снятия с арретира, неправильного расположения гирь и взвешиваемого тела и т.д. Поэтому, начиная и заканчивая выполнять работу, нужно всегда определять нулевую точку ненагруженных весов.

Определив п_0ср, считаем, что при данном положении указателя (стрелки) левая и правая чаши весов уравновешены.

Процесс определения массы заключается в подборе такой массы гирь, которая уравновешивает данное тело. О том, что тело уравновешено можно судить по совпадению нулевой точки п_0ср и нулевой точки п_2ср нагруженных весов. Нулевую точку нагруженных весов определяют аналогично п_0ср методом качания коромысла при нагруженных весах (формулы (5) и (6)). Для более быстрого подбора массы гирь, при которой указатель будет качаться около положения равновесия, можно пользоваться следующим способом: сначала надо взять массу гирь m₁ примерно равную массе взвешиваемого тела m, и даже несколько большую m (гири брать, начиная с больших десятков грамм и граммов), и осторожно снимать коромысло с арретира.

Если m₁ >m (т.е. указатель стрелки сильно отклоняется вправо), то арретировать коромысло и положить гири массой m₂. Снова проверить отклонение указателя. Если указатель снова отклоняется вправо, то взять опять массу гирь равную половине предыдущей: m₃= m₂/2. Если теперь указатель отклоняется влево, то, следовательно, определена «вилка» для массы тела и, пользуясь мелкими гирями (дециграммовыми, сантиграммовыми), нужно добиваться свободных качаний указателя стрелки. Добившись свободных качаний стрелки нужно достичь совпадения нулевых точек нагруженных и ненагруженных весов. Если этого не удается сделать с помощью гирь, то нужно использовать рейтер, догружая весы миллиграммами и десятыми долями миллиграмма.

При совпадении п_0ср и п_2ср или отличии их не более чем на 2 деления, можно считать, что масса тела m=m₂+ m΄, где m₂ – масса гирь на чаше весов, а m΄ – число миллиграммов, полученное за счет рейтера, помещенного на плече (правое или левое плечо коромысла).

Пример:

а) на чаше весов гири 23,710 г, а рейтер находиться на 3-ем оцифрованном и 2-ом мелком делении справа от нуля. Следовательно, m=(23,710+0,0034)г=23,7134г.

б) на чаше весов гири 23,720 г, а рейтер находиться на 7-ом оцифрованном и 1-ом мелком делении слева от нуля. Следовательно, m=(23,720–0,0072)г=23,7128г.

Если же п_2ср отличается от п_0ср более чем на 2 деления, то вводиться поправка:

. (7)

Или, учитывая цену деления γ (формулы (3) и (4)):

. (8)

Тогда масса тела определяется следующим образом:

, (9)

где δ – погрешность весов (для данных аналитических весов δ=0,001г).

Знак перед Δm зависит от того, где находится нулевая точка нагруженных весов относительно нулевой точки ненагруженных весов: если п_2ср правее п_0ср, то знак « + »; если п_2ср левее п_0ср, то знак – «—».

После взвешивания вновь нужно определить нулевую точку ненагруженных весов п΄_0ср. Если она отличается от величины п_0ср, определенной вначале, то при вычислении пользуются средним арифметическим из п΄_0ср и п_0ср.

Контрольные вопросы:

1. Для чего предназначены аналитические весы? Показать их основные части и объяснить назначение этих частей.

2. С какой точностью производится взвешивание на аналитических весах?

3. Сформулируйте правила точного взвешивания.

4. Что называется нулевой точкой весов?

5. Как определить чувствительность весов? От чего она зависит?

6. Что называется ценой деления шкалы? В каких единицах она измеряется?

7. В чем различие между весом и массой?

8. Изменился бы результат взвешивания, если бы одно и тоже тело взвесили на одних и тех же весах на полюсе и на экваторе?

9. Влияет ли наличие воздуха на результат взвешивания? Если влияет, то, необходимо ли это учитывать при имеющейся точности взвешивания?

10. Составить алгоритм выполнения данной работы.

4