Università degli studi Roma Tre Corso di Laurea in Fisica a.a. 2018/2019 Esperimentazioni di Fisica I Prof. Giuseppe SCHIRRIPA SPAGNOLO CALIBRO E MICROMETRO Il presente materiale riprende in parte informazioni, idee, trasparenze tratte da varie fonti pubbliche e rielaborate ai fini del corso. Si ringraziano tutti coloro che a loro insaputa hanno consentito la stesura del presente materia. Il materiale è distribuito, in forma gratuita e protetto da password, agli studenti del corso. LA FISICA COME SCIENZA SPERIMENTALE Il calibro è uno strumento di misura realizzato in acciaio inossidabile ben lavorato meccanicamente e costituito da un regolo (fisso) sul quale può scorrere un cursore detto nonio. La lavorazione meccanica è così accurata da consentire, con un artificio, di aumentare la sensibilità dello strumento. Prof. Giuseppe Schirripa Spagnolo 1
IL CALIBROÈCOMPOSTO DAI SEGUENTI ELEMENTI LA FISICA COME SCIENZA SPERIMENTALE Il calibro è uno strumento di misura della lunghezza, adatto a misurare le dimensioni di un oggetto (misure esterne), la distanza tra due facce in una concavità (misure interne), la profondità di un solco o foro (misure di profondità). Prof. Giuseppe Schirripa Spagnolo 2
CALIBRO A CORSOIO In generale, è costituito da un asta di acciaio con la scala inferiore graduata in millimetri e quella superiore in pollici. L'asta, a sinistra, termina con due beccucci, uno grande per le misure esterne e uno piccolo per quelle interne. Sull asta scorre, con leggero attrito, il corsoio provvisto anch esso dei corrispondenti beccucci, grande e piccolo. Solidale con il corsoio, alloggiata su una scanalatura praticata nell asta, scorre un astina con la quale si effettuano le misure di profondità. Sul corsoio, in corrispondenza delle due scale dell asta fissa, sono incise le scale del nonio per la lettura delle frazioni di millimetro o di pollice. IL NONIO Il nonio è uno strumento che serve a facilitare la lettura di una misura (dimensione) valutando con precisione la frazione di spazio compresa tra due linee graduate di una scala lineare che ne rappresentano la lettura per eccesso o per difetto. Prof. Giuseppe Schirripa Spagnolo 3
IL NONIO Esso è rappresentato da una scala ausiliaria costruita suddividendo in n parti uguali la lunghezza corrispondente a (n 1) divisioni di una scala fissa. Quando la scala del nonio, incisa sopra un corsoio mobile, si sposta rispetto alla scala fissa, una delle lineette del nonio andrà a coincidere con una della scala fissa graduata. IL NONIO La misura di una lunghezza sarà data da una parte intera letta sulla scala fissa in corrispondenza dello zero del nonio e da una parte frazionaria che dipende dalla lineetta del nonio che coincide con quella della scala fissa. Nella figura a destra lo zero del nonio cade tra due divisioni della scala fissa ed un trattino del nonio coincide con una divisione della scala suddetta. La misura è 7,6 [mm] Prof. Giuseppe Schirripa Spagnolo 4
ALCUNI TIPI DI NONIO Nonio decimale: viene costruito con n = 10, permette l identificazione del decimo di mm (0,10 mm). Nonio: ciascuna gradazione vale n 1 9 L mm n 10 Nonio ventesimale: viene costruito con n = 20, permette l identificazione del ventesimo di mm (0,05 mm). Nonio cinquantesimale: viene costruito con n =50 permette l identificazione del cinquantesimo di mm (0,02 mm). n Nonio: ciascuna gradazione vale 1 49 L mm n 10 Nonio: ciascuna gradazione vale n 1 19 L mm n 10 ALCUNI TIPI DI NONIO Nonio decimale doppio: viene costruito con n = 10, permette l identificazione del decimo di mm (0,10 mm). Nonio: ciascuna gradazione vale 2n 1 19 L mm n 10 Nonio ventesimale doppio: viene costruito con n = 20, permette l identificazione del ventesimo di mm (0,05 mm). Nonio: ciascuna gradazione vale 2n 1 39 L mm n 20 Il calibro con nonio "doppio" serve solo per facilitare la lettura Prof. Giuseppe Schirripa Spagnolo 5
CALIBRO A CORSOIO Sempre più diffuso è oggi il calibro a lettura digitale. La conversione mm/inch è istantanea così come la lettura della misurazione. Di contro lo strumento risulta particolarmente delicato. Il calibro digitale funziona tramite un encoder capacitivo. CALIBRO A CORSOIO Prof. Giuseppe Schirripa Spagnolo 6
corretto non corretto USO CORRETTO E NON CORRETTO DEL CALIBRO corretto non corretto corretto non corretto ESEMPI DI MISURAZIONE CON CALIBRO Prof. Giuseppe Schirripa Spagnolo 7
24 mm 0.40 mm ESEMPI DI MISURAZIONE CON CALIBRO Scala principale suddivisa in mm Nonio (20 divisioni) Risoluzione 0.05 mm Lettura: 24,40 mm 34 mm 0.35 mm ESEMPI DI MISURAZIONE CON CALIBRO Scala principale suddivisa in mm Nonio (20 divisioni) Risoluzione 0.05 mm Lettura: 34,35 mm Prof. Giuseppe Schirripa Spagnolo 8
MICROMETRO A VITE (PALMER) È costituito da un corpo principale a forma di arco che sostiene a sinistra un tassello fisso, detto incudine, per l appoggio del pezzo da misurare e a destra una madrevite dentro la quale scorre una vite con passo relativamente piccolo e preciso (0.5 o 1 mm). La vite termina a sinistra con uno stelo mobile mentreadestraèsolidaleconun tamburo graduato con 50 o 100 tacche incise sulla superficie periferica. Il tamburo viene manovrato mediante un nottolino a frizione che slitta quando la forza di chiusura esercitata sul pezzo ha raggiunto il valore prestabilito. Si costruiscono micrometri con campo di misura che vanno da 0 a 25 mm, da 25 a 50 mm e così via. FUNZIONAMENTO:Per ogni giro completo del tamburo la vite avanza di una lunghezza pari al suo passo p. Questo avanzamento della vite viene diviso in parti uguali e visualizzato dalla scala graduata praticata sul tamburo. Se per esempio la vite ha un passo p=0.5mm sul tamburo viene incisa una scala graduata con 50 lineette, a ognuna di esse corrisponderà un avanzamento A dell asta mobile par a: A=p/n=0.5/50=0.01 mm. Prof. Giuseppe Schirripa Spagnolo 9
Il micrometro a vite (detto anche Palmer dal suo ideatore) è uno strumento con il quale è possibile effettuare misure con approssimazione fino a 0,001 mm. LETTURA Così come per il calibro, anche la lettura del micrometro a vite avviene in due tempi: la pate intera della misurazione si legge sulla scala graduata orizzontale, l'ultima lineetta rimasta scoperta dal tamburo, la parte frazionaria aggiuntiva si legge sul tamburo graduato in corrispondenza della linea di riferimento (linea di fede). Prof. Giuseppe Schirripa Spagnolo 10
Così come per il calibro, anche la lettura del micrometro a vite avviene in due tempi: la pate intera della misurazione si legge sulla scala graduata orizzontale, l'ultima lineetta rimasta scoperta dal tamburo, la parte frazionaria aggiuntiva si legge sul tamburo graduato in corrispondenza della linea di riferimento (linea di fede). 5,5 mm LETTURA Così come per il calibro, anche la lettura del micrometro a vite avviene in due tempi: la pate intera della misurazione si legge sulla scala graduata orizzontale, l'ultima lineetta rimasta scoperta dal tamburo, la parte frazionaria aggiuntiva si legge sul tamburo graduato in corrispondenza della linea di riferimento (linea di fede). 5,5 mm + 0,28 Prof. Giuseppe Schirripa Spagnolo 11
LETTURA Così come per il calibro, anche la lettura del micrometro a vite avviene in due tempi: la pate intera della misurazione si legge sulla scala graduata orizzontale, l'ultima lineetta rimasta scoperta dal tamburo, la parte frazionaria aggiuntiva si legge sul tamburo graduato in corrispondenza della linea di riferimento (linea di fede). 5,5 mm + 0,28 = 5,78 mm LETTURA Con riferimento alla figura, il bordo del tamburo graduato coincide esattamente con un trattino della scala fissa e lo zero del lembo è allineato con la linea di fede. La misura è 2,50 mm. Nella figura, il tamburo graduato scopre "nettamente" un trattino della scala fissa sulla bussola graduata ed una divisione del tamburo è allineata con la linea di fede. La lettura sulla scala fissa è 2,50 mm; la lettura sul tamburo graduato è 0,35 mm. Quindi la misura è in totale 2,85 mm. In figura, il tamburo graduato scopre un trattino della scala fissa sulla bussola graduata e la linea di fede rimane compresa fra due trattini del tamburo. La lettura per difetto è: 3,50 + 0,28 = 3,78 [mm] La lettura per eccesso è: 3,50 +0,29 = 3,79 [mm] Prof. Giuseppe Schirripa Spagnolo 12
LETTURA Scala fissa Tamburo Lettura sulla scala fissa = 4.5 mm Lettura sul tamburo = 0.12 mm Lunghezza totale = 4.5 + 0.12 = 4.62 mm ERRORE DI ZERO } 2 divisioni Supponiamo che la nostra misura sia 2.37 mm. Se lo strumento, quando lo stelo batte sull'incudine, segna +0,02 mm La lettura corretta sarà = lettura osservata errore di zero = 2.37 (+0.02) = 2.35 mm Prof. Giuseppe Schirripa Spagnolo 13