физика_ часть 2

Нагрузку весов производят на арретированных весах. На левую чашу в центр помещают взвешиваемое тело, массу которого требуется определить. Правую чашку весов нагружают разновесами (11), пользуясь пинцетом (12), примерно соответствующие весу тела. Подбор разновесов начинают с более крупных.

Затем приводят весы в рабочее положение, с помощью пинцета из набора грузов добавляют или уменьшают количество грузов в чашке, добиваясь положения равновесия.

Когда ясно, что добиться равновесия с помощью разновесов уже нельзя, переходят к использованию рейтера (10), перемещая его по верхней грани коромысла (9).

Если при уравновешивании тела стрелка (6) нагруженных весов не совпадает с делением, соответствующем нулю весов, то масса гирек не равна массе тела. в этом случае необходимо рассчитать поправку по шка-

ле по формуле Пш=С n, где n – количество делений, отсчитываемых от нуля весов, С – цена деления шкалы [мг/дел].

Вычисляют вес тела, прибавив или отняв поправку в зависимости от того, в какой части шкалы находится стрелка (правая часть шкалы «+», ле-

вая «-»).

По окончании взвешивания весы арретируют, снимают нагрузки с чашек весов.

Взвешивание на аналитических весах АД – 200 производят обычно с

точностью до десятых долей миллиграмма (0,2мг). Роль разновесов досто-

инством 10 мг в весах АД–200 выполняет рейтер. Это специальной формы

грузик, изготовленный из алюминиевой проволоки (рис. 3).

Рис. 3. Рейтер.

У весов АД–200 зубчатая шкала коромысла служит для установки рейтера.

Рейтер перемещается подвижным рычагом (7) рейтерного механизма (рис.

4). Левая и правая шкалы коромысла поделены на 10 равных частей, каж-

41

дая из которых имеет по 5 делений.

Рис. 4. Устройство шкалы на коромысле весов

1 - коромысло; 2 - держатель серьг; 3 - винт-корректор; 4 - седла; 5 - рейтер; 6 - крючок для рейтера; 7 - рейтерный механизм (для перемещения и установки рейтера).

Действие груза Р определяется вращающим моментом этого груза относительно оси вращения (М=Рl). Если принять длину левой и правой частей коромысла за l=1, то 10 частей шкалы коромысла будет соответст-

вовать l; а 9 частей шкалы - 0,9l;… семь - 0,7l; и т.д. Значит если помес-

тить рейтер массой 10 мг на 7-ю риску от оси вращения, то действие рей-

тера будет равносильно действию груза в 7мг, помещенного на чашу ве-

сов.

То есть, рейтер, расположенный на 1-й риске соответствует нагруз-

ке 1мг; на 3-й риске 3мг, … на 6-й 6мг и т.д. Как уже говорилось, между рисками расположено по 5 делений, что соответствует цене одного деле-

ния 0,2мг. Такое устройство весов позволяет менять нагрузку на коромыс-

ле от 0,2мг до 10 мг.

42

1. Работа с аналитическими демпферными Весами АД – 200

Проверка исправности весов проводится в следующем порядке. Вна-

чале (см. рис. 2) проводят наружный осмотр – не сбиты ли серьги (5), не соскочили ли чашки (4) с крючков, висит ли рейтер на своем месте (он должен висеть на специальном крючке). Затем необходимо по уровню или отвесу убедиться, что весы установлены строго по горизонтали. После этого нужно освободить коромысло от арретира, повернув маховик (1)

против часовой стрелки, т.е. привести весы в рабочее состояние.

Шкала весов, по которой снимаются показания, разделена на равные части с нулевой отметкой в середине - «нуль шкалы» (рис. 5). Левая часть шкалы условно обозначается знаком «-», правая часть знаком «+».

Аналитические весы снабжены демпферами (демпфер - успокоитель колебаний), показанными на рис. 6 под номером (3), которые сразу после включения весов без колебаний остановят стрелку на определенном деле-

нии шкалы.

Деление шкалы, на котором остановилась стрелка ненагруженных

весов, называется «нулем весов».

Если наблюдается отклонение «нуля весов» от нуля шкалы (напри-

мер, рис. 5), то производят настройку весов с помощью винтов-

корректоров.

Правила расчета цены деления шкалы и определение поправки по шкале будут описаны ниже.

Рис. 5. Отсчет нуля весов

На данном примере «нуль весов» равен «-3» делениям

43

4. Весы лабораторные аналитические «вла-200»

(с электрической подсветкой шкалы)

Весы ВЛА – 200 (рис. 6) отличаются от аналитических весов (АД -

200) наличием встроенных кольцеобразных рейтеров, навешиваемых на

коромысло весов специальным приспособлением (7). Весы содержат мик-

рошкалу, проектируемую на масштабный экран (11). Демпферы (3) обу-

словливают апериодическое движение коромысла.

6

4 7

5

8

9

3

2

10

1

11

15

12

13

14

Рис. 6. Аналитические весы с электрической подсветкой шкалы

1 - корпус; 2 - стойка; 3 - демпферы; 4 - опорная призма; 5 - серьги; 6 – коромысло, с регулировочными винтами на концах; 7 - рычаги перестановки рейтеров; 8, 9 - большой и малый лимбы; 10 - стрелка; 11 - шкала; 12 - ручка перемещения шкалы; 13 – регулируемые по высоте опоры; 14 - маховик арретира; 15 - чашки.

Встроенные рейтеры - кольца позволяют с помощью специального

устройства, называемого лимбом, нагружать весы разновесами достоинст-

44

вами от 10 мг до 990 мг. Отсчет ведется по двум лимбам, по большому (8)

–сотни миллиграммов, по маленькому (9) – десятки миллиграммов.

Управильно настроенных весов чувствительность равна 1 дел/мг,

что позволяет по микрошкале (11) вести отсчет целых и десятых долей

миллиграммов.

5.Работа с весами «ВЛА-200»

1.Включить в сеть трансформатор, питающий электрическую лампочку освещения микрошкалы (11).

2.Освободить коромысло весов с помощью маховика арретира (14) и по-

сле прекращения перемещения стрелки по экрану шкалы отметить нуль весов. Если нуль весов находится в интервале 3-х делений, то совмес-

тить нуль весов с нулем шкалы можно с помощью эксцентрика (12), кото-

рый позволяет перемещать шкалу в диапазоне 3-х делений.

Если нуль весов находится в интервале более 3-х делений и невозможно добиться совмещения нуля шкалы с нулем весов с помощью эксцентри-

ка (12), тогда проводят регулировку винтами-корректорами, также как у весов с рейтерным механизмом.

Проверка чувствительности весов

иопределение цены деления шкалы.

Упредварительно отрегулированных весов нагружают коромысло рейтером массой 10 мг с помощью малого лимба (9), а затем включают ве-

сы и фиксируют по шкале количество делений « n», на которое отклоня-

ется стрелка. Количество делений « n» отсчитывают от «нуля весов».

Чувствительность весов рассчитывают по формуле: ω= n 10

[дел/мг].

Если чувствительность весов отличается от величины 1 дел/мг, то производят регулировку винтом чувствительности (8), расположенном на

45

стрелке весов (см. рис. 6) и затем повторяют проверку чувствительности.

Цена деления шкалы весов величина обратная чувствительности ω

иопределяется как С= 1 = 10 [мг/дел].

n

6. Определение поправки по шкале

При равенстве массы взвешиваемого тела массе гирь и разновесов,

стрелка весов установится на делении шкалы, соответствующем нулю ве-

сов. Это, как правило, наблюдается только в том случае, когда масса взвешиваемого тела кратна 10 мг, т.е. минимальной массе рейтера, кото-

рым оснащены аналитические весы.

Если при уравновешивании тела стрелка нагруженных весов не совпадает с делением, соответствующем нулю весов, то масса гирек не равна массе тела. В этом случае, зная цену деления шкалы, необходимо рассчитать поправку, и, в зависимости от того, в какой части шкалы нахо-

дится стрелка, прибавить или отнять поправку.

Определение поправки по шкале производят при каждом взвешива-

нии по формуле Пш=С n, где n – количество делений, отсчитываемых от

нуля весов.

Разберем несколько примеров определения поправки по шкале ве-

сов.

Наиболее простой вариант, когда нуль весов совпадает с нулем шкалы. В этом случае знак поправки определяется по условным знакам на шкале: правая часть шкалы «+», левая «-» (см. рис. 5).

Например, цена деления шкалы равна С=0,8 мг/дел. При взвешива-

нии тела вес гирь составил Рг=12,130г, но при этом стрелка весов показы-

вает +4 деления (рис. 7). Если бы вес гирь был равен весу тела, стрелка от-

клонилась бы в положение n=n0=0 дел. Разница в показаниях n0=0 и n=+4

говорит о том, что масса гирь легче массы тела. Как определить поправку?

46

Рис. 7 Определение поправки по шкале при совпадении нуля весов

с нулем шкалы.

Разница между положением нуль весов n0=0 и показаниями стрелки при нагрузке n=+4 составляет 4 деления. Тогда поправка по шкале Пш=С n=0,8 4=3,2мг=0,0032г. Эту поправку мы должны прибавить к весу гирь, т.к. n=4 было со знаком “+”.

Таким образом, вес тела Рт будет равен:

Рт=Рг+Пш =12,130+0,0032=12,1332 г.

Если n будет со знаком «-», то от веса гирь нужно отнять массу равную по величине поправке.

Несколько сложнее расчет поправки, если нуль весов не совпадает с

нулем шкалы.

Например, С=0,8 мг/дел; нуль весов n0=+2 дел. При взвешивании стрелка показала n= –3 дел, а вес гирь составил Рг =8,140г. От положения равновесия (n0 =+2 дел) стрелка отошла на 5 делений, т.е. n=5. При под-

счете n знаки на шкале не учитывают, а считают только количество де-

лений между n0 и n (рис. 8).

Рис. 8. Определение поправки при несовпадении нуля весов

с нулем шкалы.

47

Поправка по шкале Пш=С n=0,8 5=4,0мг=0,004г. Эту поправку мы должны отнять от веса гирек, т.к. n=«-3» деления. Значит, вес тела будет равен:

Рт=Рг-Пш =8,140-0,004=8,136г.

Примечание: При особо точном взвешивании учитывается поправка на закон Архимеда.

7.Правила обращения с весами.

1.Весы должны быть установлены строго горизонтально. Правильность установки проверяется по уровню или отвесу, которыми снабжены все ве-

сы.

2. Конец стрелки ненагруженных весов должен совершать колебания от-

носительно точки, находящейся приблизительно на середине шкалы. Если отклонение больше 3 делений в любую сторону от середины шкалы, то ве-

сы регулируют перемещением винтов-корректоров, находящихся на кон-

цах коромысла. Эта операция выполняется очень осторожно и при аррети-

рованных весах.

3.Определяют нуль весов по.

4.Производят расчет цены деления шкалы.

5.Нагрузку весов производят на арретированных весах.

6.Разновесы помещают на правую чашку весов, пользуясь пинцетом.

7.Подбор разновесов начинают с более крупных. Когда ясно, что добиться равновесия с помощью разновесов уже нельзя, переходят к использованию рейтера.

8.Определяют поправку по шкале и вычисляют вес тела.

48

8.Последовательность взвешивания

1.Условия 1 - 7 соблюдать неукоснительно;

2.Открыть левую дверцу и поместить в центр чашки весов взвешиваемое тело. Дверцу закрыть;

3.Открыть правую дверцу и нагрузить чашку весов гирькой, примерно со-

ответствующей весу тела. Дверцу закрыть;

4.Привести весы в рабочее положение;

5.Меняя разновесы, добиться минимального отклонения стрелки от нуля весов.

По окончании взвешивания весы арретируют, снимают нагрузки с чашек весов и закрывают дверцы. Во избежание деформации коромысла не нагружать весы выше допустимой для данных весов нормы.

9.Особые методы взвешивания

Внекоторых случаях весы могут быть неравноплечими. Взвешива-

ние на них обычным методом дает неверный результат, но, применяя осо-

бые методы взвешивания можно получить результаты такие же, как на равноплечих весах.

Рис. 9. Метод двойного взвешивания

Метод двойного взвешивания, (метод Гаусса) чаще всего приме-

няется для проверки равенства плеч коромысла весов и одновременного определения веса тела.

На одну из чашек весов помещают взвешиваемое тело, вес которого -

49

Рх и уравновешивают его разновесом – Р1. Равновесие возможно только при условии равенства моментов сил, т.е.

Рхl2=Р111 (1)

Затем перекладывают взвешиваемое тело Рх на другую чашку весов и уравновешивают разновесом Р2. Равновесие также возможно при условии соблюдения равенства:

Р2I2=РхI1							(2)
Разделив первое равенство на второе, получим:
Рх : Р1 = P2 : Рх, откуда Рх =			.
		P1 P2
				l1
Отношение плеч найдем из равенства (3) или (10.4)							P2	.
				l2
							P1
Из последнего равенства видно, что если	Р1 = Р2 , то весы равнопле-

чие.

Метод тарирования (метод Борда), применяется при взвешивании на неравноплечих весах. Определить неравноплечность весов этим мето-

дом не удаётся.

На одну чашку весов, помещают взвешиваемое тело, вес которого обозначен Рх и уравновешивают его тарой (дробь, кусочки из стекла и т.д.), вес которых, допустим, Р1. Равновесие рычага возможно при выпол-

нении условия Р1 I1= Р I2 (рис. 10). Затем снимают взвешиваемое тело и уравновешивают тару разновесами, вес которых Р, т.е.

Р1 I 1= Р I2.

50