Физические приборы - Бурсиан Э.В.
Скачать (прямая ссылка):
Для измерения углов на местности используют буссоль, кипрегель и теодолит.
Буссоль — прибор для измерения углов в горизонтальной плоскости (рис. 19, а). На оси диска с лимбом вращается планка — алидада с прорезями (прицелом) и круговым нониусом. Поскольку направления в гори-Рис. 19. Буссоль (а) и зонтальной плоскости отсчитывают от магнит-кипрегель (б). ного меридиана, на ту же ось насаживается
20 "итная стрелка. В таком варианте буссоль отличается от обычно-
мпаса с прицелом для взятия азимута только большим диаметром Точностью исполнения. Все детали буссоли, как и компаса, дела-из немагнитного материала. В более совершенной буссоли цел заменен зрительной трубой.
Кипрегель — прибор для измерения углов в вертикальной
скости. Устройство его показано на рисунке 19, б. "Теодолит — результат совмещения в одном приборе буссоли и иегеля. Он имеет горизонтальный и вертикальный лимбы, екстан (иногда секстант) — ручной угломерный прибор для оп-чения высоты небесных светил над горизонтом. Применяется в ском деле и авиации, так как не требует крепления на штативе и ет использоваться, например, на качающейся палубе судна. Основой секстана является рама, состоящая из двух прямых реек Ь, расположенных под некоторым углом А (обычно 60°), и дуго-азной части с со шкалой (рис. 20). На рейке а укреплена зритель-труба T так, что при симметричном относительно вертикали рас-оЖении реек а и b труба будет направлена горизонтально. На рейке „имеется зеркало Z1, закрепленное так, чтобы луч, идущий сверху ль Ь, попадал в трубу Т.
При повороте планки П поворачивается и зеркало Z2 вокруг оси, 'оходящей через вершину рамы. Это зеркало закреплено так, что и совмещении планки П с рейкой а горизонтальный луч 1 идет вдоль далее в трубу. Кроме того, в трубу через отверстие в Z1 попадает луч 2 от линии горизонта (рис. 20, а).'
Если повернуть планку П (и вместе с ней зеркало Z2) на угол ^ не. 20, б), то в трубу и в глаз наблюдателя попадут одновременно /ч 2 и луч 1 от светила, находящегося на высоте <р = (см. пло-г>е зеркало).
Для определения высоты светила необходимо так повернуть план-П, чтобы в трубе совместились линия горизонта и светило, и опре-лить угол — высоту светила над горизонти — по делениям шкалы на дугообразной сти рамы с против метки на планке П. По-кольку яр = <р/2, эти деления вдвое мельче, ем градусы угла ф.
Для угловой ориентации приборов -носительно направления силы тяжести слу-ат отвес и уровень. Уровень — это изогну-їя стеклянная трубка, заполненная жидко-тью с пузырьком воздуха. Используется тя проверки горизонтальности и для изменил малых углов наклона. Для ориентации относительно магнитного меридиана служат магнитный компас н бусоль. Кроме магнитного, существует также гирокомпас, в котором используется свойство волчка сохранять направление оси в пространстве. Тяжелый волчок (гироскоп), укреп- Рис. 20. Секстан.
21 ленный в кардановом подвесе, позволяющем любые повороты относительно корпуса прибора, приводится скоростным двигателем в быстрое вращение. Ориентация оси гирокомпаса фиксируется с помощью различных датчиков и передается на пульт управления кораблем, Самолетом и т. д. Для ориентации по астрономическим объектам служат уже упомянутые и подобные им угломерные приборы. Используется также ориентация по радиосигналам специальных радиостанций. Здесь используются антенны — радиопеленгаторы.
§ 3. ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТИ . И ОБЪЕМА ТЕЛА
Приборы для измерения площади поверхности плоской фигуры неправильных очертаний называются планиметрами. Это сугубо геометрические приборы и поэтому здесь не описываются.
Объем жидкости определяется мензуркой- и другими мерными сосудами. В частности, для измерения очень малых объемов жидкости используют градуированную пипетку — бюретку. Форма мензурки и других мерных сосудов желательна коническая, с тем чтобы при малых объемах деления были крупнее. Это несколько выравнивает относительную погрешность при малых и больших количествах жидкости.
Объем твердого тела в случаях, когда из-за сложности формы его нельзя измерить геометрически, определяют, опуская в мензурку с жидкостью, не растворяющей и не разрушающей тело. Если такую жидкость подобрать нельзя, применяют газовые объемомеры. Принцип действия газового объемомера основан на законе Бойля —Мариотта. Пусть имеется колпак, плотно примыкающий к тарелке с отводной трубкой (рис. 21). Трубка соединена с IJ-образным манометром гибким шлангом. Поднимая и опуская свободное колено манометра, можно менять объем газа и измерять при этом его давление. Сечение трубки S известно, так что из соотношения
V0Pi- (V0 + SfcOPaTM (8)
можно найти V0 — объем сосуда без тела. Затем из соотношения
(V0 - Vx) P2 = (V0- Vx+Shi) ратм (9)
находится объем тела Vx.
При непрерывном течении жидкости или газа по трубопроводу, необходимо измерять расход, т. е. объем вещества, протекающего через поперечное сечение в единицу времени. Эту задачу решают расходомеры различных конструкций. На рисунке 22, а, б приведены схемы расходомеров чашечного типа, применяемых для небольших расходов. Чашки, укрепленные на вертушке, по мере наполнения поворачиваются, переливая определенные порции жидкости или пропуская порции газа. С осью скрепляется механический счетчик оборотов.
