گام به گام آزمایش 14 صفحه 138 درس 4 آزمایشگاه علوم تجربی (1) (آزمایش های کاوشگری)

چگونه قطر نخ قرقره یا سیم لاکی را با خط کش اندازه گیری کنیم؟

توسعه و کاربرد

1) اگر ترازوی دقیق دهم یا صدم گرم نداشته باشیم, چگونه می توان جرم یک دانه برنج، گندم، عدس یا
اجسام ریز را اندازه گیری کنیم؟

شرح آزمایش:

برای اندازه گیری ضخامت یک سیم مسی نازک می توان از روش مستقیم استفاده کرد در این روش بهتر است که از یک وسیله با دقت بالا و مناسب برای این کار استفاده کنیم مناسب ترین وسیله برای این کار استفاده از ریزسنج است.درصورتی که ریزسنج دراختیار نداشته باشیم چگونه ضخامت سیم مسی نازک را اندازه گیری کنیم؟ فرض کنید که یک خط کش معمولی در اختیار داریم و می خواهیم ضخامت این سیم را اندازه گیری کنیم برای این کار باید سیم را در کناردرجه های خط کش قرار دهیم و ضخامت سیم را حدس بزنیم مثلا در شکل مقابل می توانیم مقدار خوانده شده را به صورت زیر گزارش کنیم.

0.6mm ± 0.5mm

چون مقدار گزارش شده خیلی به خطا نزدیک است بنابراین این اندازه گیری خیلی قابل اطمینان نیست. البته قابل اطمینان بودن یک اندازه گیری بستگی به کابرد ما دارد و گاهی همین اندازه ازدقت می تواند برای ما کافی باشد. اگر بخواهیم دقت اندازه گیری را بالا ببریم یا باید از وسیله دقیق تری استفاده کنیم و یا روش کار را تغییر دهیم. روشی که به کار می بریم این است به جای اندازه گیری یک سیم تعدادی از سیم ها را اندازه می گیریم (توجه داشته باشید که هنگام خواندن طول آن سیم ها بدون فاصله و چسبیده به هم قرار داشته باشند). و در نهایت مقدار خوانده شده را به تعداد سیم ها تقسیم می کنیم. در شکل 29 بار سیم را به دور خط کش پیچیده ایم تا طول آن 20 میلیمتر شود و در نهایت عمل تقسیم را به کمک ماشین حساب انجام می دهیم.

20 ÷ 29 = 0.689

توجه داشته باشید که نمی توانیم این مقدار را به عنوان ضخامت سیم گزارش کنیم بلکه باید آن را براساس تعداد ارقام با معنای مقدار خوانده شده که 20 است و سه رقم با معنا دارد، گرد کنیم و در نهایت ضخامت را به صورت زیر گزارش کنیم.

ضخامت سیم مسی = 0/690 میلیمتر

مشاهده می شود که در این روش دقت اندازه گیری ما بالاتر می رود و اجازه داریم حاصل را با وجود این که با خط کش میلیمتری اندازه گرفته ایم تا سه رقم با معنا گزارش کنیم.اگر تعداد دورهای بیشتری را انتخاب می کردیم می توانستیم به دقت بالاتری هم دست پیدا کنیم.

توجه: در اینجا نمی توانیم خطا را مانند قبل بنویسیم بلکه باید از روش آماری آن را محاسبه کرده و قطعا مقدار خطا خیلی کمتر از مقداری خواهد بود که به صورت مستقیم اندازه گیری را انجام دهیم.البته پرداختن به این موضوع در حد این کتاب نیست.در صورتی که طول سیمی که در اختیار داریم کم باشد می توانیم آن رادور یک میله و یا یک مداد بپیچیم و سپس به کمک خط کش و یا کولیس اندازه گیری را انجام دهیم.

ضخامت سیم لاکی را در اندازه گیری مستقیم با خط کش به صورت 0.6 میلیمتر گزارش کردیم. حال این اندازه گیری را به صورت غیر مستقیم با خط کش و کولیس هم انجام می دهیم.

مطابق شکل خط کش ضخامت 35 دور سیم را تقریبا 23.5 میلیمتر نشان می دهد که ضخامت یک تار سیم بعد از گرد کردن بر اساس قاعده بالا برابر است با :

کش خط با سیم تار یک ضخامت = 23.5 mm ÷ 35 = 0.671 mm

اگر همین اندازه گیری را با کولیس انجام دهیم داریم :

کولیس با سیم تار یک ضخامت = 23.32 mm ÷ 35 = 0.6662 mm

مشاهده می شود که تعداد ارقام با معنا در حالت دوم افزایش می یابد و این به معنای دقت بالاتر می باشد.

یافته های من :

1) در صورتی که دقت وسیله اندازه گیری ما زیاد نباشد می توانیم از روش غیر مستقیم برای اندازه گیری
کمیت مورد نظر استفاده کنیم .

2) تعداد ارقام با معنای مقدار گزارش شده باید طوری گرد شود که با تعداد ارقام با معنای مقدار خوانده شده
یکی باشد.

توسعه و کاربرد

1) الف) می توانیم از روش غیر مستقیم برای اندازه گیری کمیت مورد نظر استفاده کنیم البته در این روش اگر می خواهیم جرم یک سنجاق ته گرد را اندازه بگیریم باید تعداد زیادی سنجاق دقیقا مشابه در اختیار داشته باشیم و آن را با ترازوی معمولی اندازه بگیریم و بعد از انجام تقسیم با توجه به تعداد ارقا م بامعنا آن را گرد کنیم. در مورد عدس و دانه برنج چون این دانه ها کاملا یکسان نیستند بنابراین مقدار بدست آمده یک مقدار تقریبی و متوسط است.

ب) این روش کلی است و برای اندازه گیری کمیت های دیگر هم قابل استفاده است. مثلا برای اندازه گیری زمان نوسان یک آونگ می توانیم زمان مثلا 10 نوسان را اندازه گرفته و حاصل را بر 10 تقسیم کنیم.