Фізика. 7 клас. Максимович

§ 5. Прилади для вимірювання фізичних величин. Ціна поділки вимірювального приладу

Випікаючи кекси, ми не просто «на око» змішуємо борошно, цукор, яйця, розпушувач, масло, а чітко дотримуємося рецепту, у якому вказана необхідна маса усіх інгредієнтів. Коли хворіємо, лікарі не просто призначають ліки, а й вказують їх дозу та кількість прийомів. Куплені продукти ставимо у холодильнику відповідно до температури їх зберігання: морозиво — у морозильну камеру, а молоко — на поличку. Чому?

Дізнаймося про...

Для вирішення таких життєвих ситуацій на допомогу приходять фізичні знання.

• міри та вимірювальні прилади;
• вимірювання фізичних величин;
• шкалу та ціну поділки вимірювального приладу.

1. Міри як давні засоби вимірювання

Першими найпростішими засобами вимірювання були міри — зразки величини, яку вимірюють. У Київській Русі мірою протяжності слугували: коса сажень (248 см) — відстань від пальців лівої ноги до кінця пальців піднятої правої руки, махова сажень (176 см) — відстань між кінцями пальців розкинутих рук, лікоть (45 см) — відстань від кінців пальців до ліктя зігнутої руки. В Англії та США досі використовують як міри фут — ступня (31 см), дюйм — три зерна ячменю, сухих і круглих, розміщених у довжину кінцем до кінця (25 мм), і навіть ярд (91 см) — одиницю довжини, що з’явилася майже 900 років тому та дорівнювала відстані від кінчика носа короля Генріха І до кінця пальців його витягнутої руки.

Мірою місткості в Київській Русі були кадь, цебер, відро; мірою маси — золотник, пуд, фунт, карат та ін. Міра сама по собі має певне значення вимірюваної фізичної величини (1 золотник ≈ 4 г, 1 пуд ≈ 16 кг, 1 фунт ≈ 400 г, 1 карат = 200 мг).

Для прикладу, купуючи 20 г перцю, потрібно було попросити у купця 5 золотників, а купуючи 2 кг м’яса, замовити 5 фунтів.

До кінця XVIII ст. у світі був повний безлад із мірами. Тому було зроблено перший крок у наведенні порядку. Французький майстер Ленуар у 1799 році виготовив еталон метра — платинову лінійку шириною 25 мм, товщиною 4 мм, а відстань між її кінцями дорівнювала прийнятій одиниці довжини. Прототип метра та дві його контрольні копії зберігаються у Севрі (Франція) у Міжнародному бюро мір та ваг.

2. Вимірювальні прилади

Складнішими і точнішими засобами вимірювань є вимірювальні прилади. Усі вони мають шкалу, за якою визначають значення вимірюваної фізичної величини. Під час вимірювання у вимірювальному приладі відбувається певне фізичне явище. Наприклад, під час вимірювання температури тіла змінюється висота стовпчика ртуті у термометрі. У спідометрі у разі збільшення швидкості руху автомобіля стрілка відхиляється на більший кут.

Деякі прості вимірювальні прилади можна використовувати як міри. Наприклад, якщо потрібно набрати один літр води, а є тільки мензурка місткістю 250 мл, то нам потрібно чотири мензурки. У такому разі мензурку ми використовуємо як міру. Якщо ж на мензурці нанесено шкалу і нам потрібно відміряти 100 мл води, то наливаємо воду до позначки 100 мл. У цьому разі ця мензурка є простим вимірювальним приладом.

Поміркуйте і дайте відповідь

Розгляньте зображені на мал. 5.1 вимірювальні прилади, назвіть їх та вкажіть їхнє призначення. Який з приладів можна вважати мірою?

Мал. 5.1. Вимірювальні прилади

3. Ціна поділки шкали вимірювального приладу

На кожному вимірювальному приладі нанесено шкалу. Вона складається зі штрихів (підписаних числами і не підписаних), чисел та одиниць вимірювань. Щоб зняти покази приладу, необхідно вміти визначати ціну поділки його шкали.

Ціна поділки шкали вимірювального приладу — це значення величини між двома найближчими штрихами шкали цього приладу. Щоб визначити ціну поділки шкали вимірювального приладу, необхідно: знайти два найближчих штрихи шкали, позначені цифрами; від більшого значення відняти менше; одержаний результат поділити на кількість поділок між ними.

Кожен прилад має нижню та верхню межі вимірювання — найменше та найбільше значення фізичної величини, які можна виміряти цим засобом.

Приклад

Визначаємо ціну поділки шкали мензурки та її межі вимірювання (мал. 5.2).

Мал. 5.2. Визначення ціни поділки шкали мензурки

1. Візьмемо будь-які найближчі штрихи шкали, які позначені цифрами, наприклад 150 мл та 200 мл.

2. Знайдемо їх різницю:

200 мл - 150 мл = 50 мл.

3. Порахуємо кількість поділок між 150 мл та 200 мл, їх кількість дорівнює 10.

4. Ділимо різницю на кількість поділок:

Отже, ціна поділки шкали цієї мензурки 5 мл.

5. Нижня межа — 50 мл, верхня межа — 250 мл.

Неможливо виміряти фізичну величину абсолютно точно, оскільки виникають похибки (відхилення), пов’язані із зоровим сприйняттям інформації та властивостями засобів вимірювання.

Запам’ятайте

Міра — зразок величини, яку вимірюють.

Ціна поділки шкали вимірювального приладу — це значення величини між двома найближчими штрихами його шкали.

Межі вимірювання — найменше та найбільше значення фізичної величини, які можна виміряти цим приладом.

Перевірте себе

1. Визначте межі вимірювання та ціну поділки шкали мензурок (мал. 5.3).

Мал. 5.3. Мензурки з різною ціною поділки шкали

2. Знайдіть помилку.

Фізична величина	Символ	Одиниці вимірювання в СІ	Прилад для вимірювання фізичної величини
Протяжність	l	м	спідометр
Час	t	хв	секундомір
Маса	S	кг	терези
Температура	Т	°С	термометр
Об’єм рідини	V	л	вимірювальна стрічка

3. Що означає народне прислів’я «Сім разів відміряй, один — відріж»?

Обдумайте, змоделюйте, зробіть...

Виготовте простий вимірювальний прилад — вимірювальну стрічку або мензурку з ціною поділки пікали 1 мм, 1 мл відповідно. Використайте для цього підручні матеріали: картон, лінійку, олівець, одноразову прозору пластикову склянку, одноразовий шприц (без голки).

Дотримуйтеся правил безпеки під час роботи!

Словник фізичних термінів (для пошуку інформації в англомовних джерелах)

Вимірювальний прилад	Measuring instrument
Вимірювальна стрічка	Measuring tape
Мензурка	Graduated / measuring / mixing cylinder
Терези	Scales
Секундомір	Timer, stopwatch