Измерения с помощью микрометра

Есть приборы с еще большей точностью – это микрометры, название которых говорит само за себя. Цена деления таких приборов может быть 0,01 мм (или 10 мкм) (см. рис.1г) и даже еще меньше – 0,001 мм (1 мкм!).

Действие микрометра основано на перемещении винта вдоль оси при вращении его в неподвижной гайке. Перемещение пропорционально углу поворота винта вокруг оси . Полные обороты отсчитывают по шкале, нанесённой на стебле микрометра 4 (рис.8), а доли оборота — по круговой шкале, нанесённой на барабане 5 (рис.8, рис.9Б). Постоянное осевое усилие при контакте винта с деталью обеспечивается фрикционным устройством – трещоткой 6. При плотном соприкосновении измерительных поверхностей микрометра 1 и 3 (рис.8) с поверхностью измеряемой детали трещотка начинает проворачиваться с лёгким треском, при этом вращение микровинта следует прекратить после трёх щелчков.

На стебле микрометра параллельно оси нанесена линия, снизу которой расположена знакомая нам миллиметровая шкала с цифрами (см. рис.9). Вращаясь, барабан перемещается вдоль оси и приоткрывает деления на шкале стебля. На рис.9 видно, что открыто 16 целых делений. В дополнение к целым миллиметрам нужно прибавить показания, отсчитанные по шкале барабана, цена деления которого составляет 0,01 мм. На рис.9Б видно, что горизонтальная линия на стебле упирается в барабан на отметке 29, что означает мм (или чуть больше).

Рис.9. Измерение диаметра шарика микрометром с ценой деления 0,01 мм.

Таким образом, измерение диаметра знакомого нам шарика дает результат мм,

где погрешность вычисляется, конечно же, по известному нам принципу

мм

В

Б

А

Рис.10. Измерение малых размеров микрометром.

А - лист бумаги, Б - волос, В- штекер наушников с входом 3,5 мм.

А теперь ради интереса измерим что-нибудь маленькое (см. рис.10). Например толщину листа бумаги, толщину волоса из бороды Хаттабыча, а заодно проверим, вправду ли мне продали в магазине наушники с входом 3,5 мм для новой электронной книги.

Запишем в свою толстую лабораторную тетрадь результат нового измерения:

Толщина листа бумаги мм

Толщина волоса мм

Диаметр входа наушников мм (не обманули!)

А если записать толщину бумаги и волоса в микронах? Попробуем.

Толщина листа бумаги мкм

Толщина волоса мкм

Согласитесь, ответ теперь более изящный, и он нам намекает, что мы уже прикоснулись к микромиру!

Что же мы упустили? Какой вопрос вертелся на языке, но нас отвлекли красивые картинки? Подсказка: на рис.3 упоминались губки для внутренних измерений, а на рис.9А есть еще какие-то линии над горизонтальной полосой. Побробуем убить двух зайцев одним примером.

Рис.11. Измерение внутренних размеров и
использование двух шкал на стебле микрометра.

Раздвинем на некоторое расстояние измерительные поверхности микрометра и вставим между ними губки штангенциркуля для измерения внутренних размеров. Раздвинем губки до плотного контакта с микрометром. Теперь можно снять результаты сразу с двух приборов и сравнить их. Судя по результатам измерения штангенциркулем (см. рис.11Б) расстояние, на которое мы раздвинули губки, равно

мм.

На шкале стебля микрометра тоже открыты 12 целых миллиметров, но вот по шкале барабана мы отсчитываем 21 деление (или чуть меньше). Неужели, вспоминая правило сложения, микрометр показывает

мм?

Где же потерялись почти полмиллиметра? И тут в игру вступает верхняя шкала на стебле. Оказывается ее деления сдвинуты относительно делений на нижней шкале ровно на полмиллиметра! После каждого оборота барабана из-под него по очереди показываются деления то на нижней шкале (что соответствует целым миллиметрам), то на верхней шкале (что соответствует прибавлению половины миллиметра).

Как хорошо видно из рис.11г, из-под барабана показалось не только 12 делений нижней шкалы, но и следующее за ними деление верхней. Таким образом можно рассчитать расстояние так:

мм

Что полностью согласуется с показаниями штангенциркуля.