Измерения с помощью штангенциркуля

Рис.3. Штангенциркуль ШЦ-1 с двусторонним расположением губок для измерения наружных и внутренних размеров и с линейкой для измерения глубин.
1-штанга, 2-подвижная рамка, 3-шкала штанги, 4-губки для внутренних измерений, 5-губки для наружных измерений, 6-линейка глубиномера, 7-нониус, 8-винт для зажима рамки

Как же достигается такая точность измерений, ведь на рис.3 видно, что шкала штанги 3 штангенциркуля состоит из миллимитровых делений? Рассмотрим подробнее дополнительную шкалу 7, которая располагается на подвижной рамке 2 под шкалой штанги и называется нониус (см. рис.3). Для этого увеличим рис.3.

Нониус– это 11 линий (что соответствует 10 интервалам между ними), расположенных через одинаковые промежутки в диапазоне от 0 до 19 мм по шкале. Самую левую линию назовем нулевой, а все остальные будут иметь нумерацию от 1 до 10. Также поступим с нумерацией линий на шкале штанги: Там, где стоит цифра 0, будет нулевая линия, остальные будут нумероваться по порядку, начиная с 1. Без особого труда можно разделить 19 мм на 10 и узнать ширину одного интервала на нониусе, который будет равен 1,9 мм. Что же скрывается за таким странным числом? Все очень просто! Это означает, что первая линия на нониусе чуть-чуть не дотягивает до второй линии на штанге, которая соответствует 2 мм. И это "чуть-чуть" есть 0,1 мм. Вторая линия нониуса чуть-чуть (уже на 0,2 мм) не дотягивает до четвертой линии штанги, третья линия нониуса отстает уже на 0,3 мм от шестой линии штанги и т.д. Как же этим можно воспользоваться?

Рис. 4. Нониус штангенциркуля, благодаря которому
его цена деления становится равной w = 0,1 мм.

Сдвинем подвижную рамку так, чтобы первая линия нониуса совпала со второй на штанге штангенциркуля. Это будет означать, что зазор между губками для наружных измерений 5 (см. рис.3) будет равен 0,1 мм! Что же может протиснуться в такой зазор? Например, лист бумаги или волос, выдернутый из бороды Хаттабыча (см. рис.10А,Б).

А если сдвинуть рамку на 0,3 мм? Тогда третья линия на нониусе совпадет с шестым делением штанги. Таким образом, совпадение n-й линии нониуса с какой-нибудь линией на штанге будет означать маленький сдвиг на мм, где –номер деления нониуса. Таким образом цена деления штангенциркуля равна w = 0,1 мм.

Рассмотрим пример измерения диаметра шарика (см. рис.5). Для измерения необходимо развести губки 5 (рис.3) настолько, чтобы между ними смог поместиться шарик. Затем губки сдвинуть, чтобы шарик оказался плотно зажатым между ними. Далее отсчитать по штанге количество линий, умещающихся между нулевой линией штанги и нулевой линией нониуса. Из рис.5 видно, что таких линий 16 (или 16 целых миллиметров). Затем найдем такую линию на нониусе, которая наилучшим способом совпадает с какой-нибудь линией на штанге. Надеюсь, никто не будет спорить, что это третья линия нониуса, которая совпадает с 22 линией на штанге. Это дает нам информацию о дополнительном сдвиге 0,3 мм. Таким образом результатом измерения диаметра шарика можно считать значение мм.

Рис. 5. Измерение диаметра шарика штангенциркулем ШЦ-1 с ценой деления 0,1 мм.

Но этот результат не может быть точным, ведь совпадение третьей линии хоть и наилучшее, но не полное. Но вопрос о погрешностях уже обсуждался выше и поэтому мы знаем что делать:

мм

Для тех, кто забыл, напомню, что погрешностью однократно измеренной величины мы решили считать половину цены деления, что в данном случае составляет

мм

Есть штангенциркуль более точный (см рис.1а). Его цена деления написана у правого конца штанги и равна мм. Рассмотрим, как отразится использование другого прибора на точности измерения того же шарика на рис.6.

=16,35 мм

Рис.6. Измерение диаметра шарика штангенциркулем ШЦ-1 с ценой деления 0,05 мм.

Теперь погрешность измерения составляет мм и ответ будет выглядеть так: мм

Может быть кому-то не дает покоя вопрос, что это за глубиномер такой, который обозначен цифрой 6 на рис.3, и что он умеет? Тогда советую рассмотреть рисунок 7.

а)

г)

в)

б)

Рис.7. Измерение глубины отверстия в упоре для ручной дрели.

Линейка глубиномера это всего лишь тонкий стальной стержень, жестко скрепленный с подвижной рамкой. Если рамку переместить по штанге на , то из штангенциркуля выдвинется кусочек этого стержня ровно на такую же величину .

Чтобы измерить глубину, надо выдвинуть стержень с большим запасом (рис.7а), затем упереться в дно отверстия (рис.7б). Далее легким усилием надо сдвинуть штангу вниз до соприкосновения с поверхностью, в которой сделано это отверстие (рис.7в), и затем осторожно вытащить (рис.7г). Теперь просто снимаем данные по шкале и нониусу, что соответствует зазору между губками 5 (рис.3) и одновременно равно длине видимой части глубиномера.