การใช้เวอร์เนียร์คาลิปเปอร์

แบบฝึ กชุดที่ 3 การใช้เวอร์เนียร์คาลปิ เปอร์ การใช้ไมโครมเิ ตอร์3.1 การใช้เวอร์เนียร์คาลปิ เปอร์ (Vernier Calipers) เม่ือตอ้ งการวดั ความยาว ความสูง หรือความลึกของวตั ถุขนาดไม่ใหญ่มากนกั และตอ้ งการความแม่นยามากกวา่ ใชไ้ มบ้ รรทดั หรือไมเ้ มตร เราจะใชเ้ วอร์เนียคาลิปเปอร์ อยา่ งไรก็ตามผลการวดัยงั คงมีความคลาดเคลื่อนอยดู่ ว้ ยเหมือนเดิม ลกั ษณะเวอร์เนียคาลิปเปอร์เป็นดงั รูป 11 สเกลหลกั สเกลเวอร์เนีย รูปที่ 11 เวอร์เนียคาลิปเปอร์ บริเวณ cd ใชว้ ดั ระยะภายนอก บริเวณ ef ใชว้ ดั ระยะภายใน(เช่น เส้นผา่ ศูนยก์ ลางภายในของท่อกลม) และบริเวณ g ใชว้ ดั ความสูง ปกติจานวนช่องของสเกลหลกั จะนอ้ ยกวา่ จานวนช่องบนสเกลวอร์เนียร์อยู่ 1 ช่องเสมอ ตามสมการ N 1S  NV (22)หรือ S V  S Nเมื่อ S คือระยะห่างหรือความยาว 1 ช่อง บนสเกลหลกั V คือระยะห่างหรือความยาว 1 ช่อง บนสเกลเวอร์เนียร์ N จานวนช่องท้งั หมดบนสเกลเวอร์เนียร์

29 สมการ22 เป็นสมการบอกความละเอียดของเวอร์เนียร์ สมการน้ียง่ิ นอ้ ยแสดงวา่ เวอร์เนียร์มีความละเอียดมาก เช่น ถา้ S V หรือ  S  เท่ากบั 0.01 มิลลิเมตร แสดงวา่ เวอร์เนียร์วดั ไดถ้ ึง Nทศนิยม 2 ตาแหน่งในหน่วยมิลลิเมตร วธิ ีอ่านเวอร์เนียร์ ใชห้ ลกั ดงั ต่อไปน้ี 1 หาความละเอียดของเวอร์เนียร์อนั น้นั เป็นอนั ดบั แรก (ปกติจะเขียนติดไวท้ ่ีตวัเวอร์เนียร์) โดยหาวา่ แตล่ ะช่องบนสเกลหลกั ห่างกนั เท่าใด ในหน่วยใด บนั ทึกเป็นค่า S และสเกลเวอร์เนียร์มีจานวนก่ีช่อง (ค่า N ) แลว้ คานวณความละเอียดจากสมการ S N ตวั อยา่ ง ถา้ แต่ละช่องบนสเกลหลกั ของเวอร์เนียร์ห่างกนั 1 มิลลิเมตร และสเกลเวอร์เนียร์มีจานวน 10 ช่อง ความละเอียดของเวอร์เนียร์อนั น้ีจะเท่ากบั 1  0.1mm 10 2 นาเวอร์เนียร์ไปวดั วตั ถุที่ตอ้ งการ เล่ือนจนสเกลเวอร์เนียร์ชิดวตั ถุดงั รูป 12 อ่านความยาวของวตั ถุจากสเกลหลกั โดยสังเกตวา่ ขีดศูนยข์ องสเกลเวอร์เนียร์เลยขีดศูนยส์ เกลหลกั มาก่ีช่องจากน้นั หาเศษความยาวที่เกินไปอีกเล็กนอ้ ย โดยสังเกตวา่ ขีดเท่าไรของสเกลเวอร์เนียร์ตรงกบั ขีดบนสเกลหลกั นาจานวนขีดคูณกบั กบั ความละเอียดของเวอร์เนียร์ที่หามาแลว้ ตามขอ้ 1 นาความยาวท่ีหาท้งั สองคร้ังบวกกนั จะไดเ้ ป็นความยาวของวตั ถุ ตวั อยา่ ง เม่ือนาเวอร์เนียร์ไปวดั วตั ถุชิ้นหน่ีง ไดด้ งั รูป 12 ขีดตรงกนั สเกลเวอร์เนียร์ 50 ช่อง รูปที่ 12 การใชเ้ วอร์เนียร์คาลิปเปอร์วดั ความยาววตั ถุ เมื่อพิจารณารูป 12 จะพบวา่ เวอร์เนียร์อนั น้ี สเกลหลกั มีหน่วยเป็นเซนติเมตรและมิลลิเมตร แตส่ เกลเวอร์เนียร์มีหน่วยเป็นมิลลิเมตร ดงั น้นั ความละเอียดของเวอร์เนียร์จึงตอ้ งใช้ 29

30ระยะห่างระหวา่ งขีดในหน่วยมิลลิเมตรคานวณ ซ่ึงจะไดว้ า่ เวอร์เนียร์มีความละเอียด 1 mm  0.02 mm50 ขณะท่ีวดั วตั ถุตามรูป12 น้นั ขีดศูนยข์ องสเกลเวอร์เนียร์อยรู่ ะหวา่ ง 1.7 ถึง 1.8 ในหน่วยเซนติเมตร หรือ 17 ถึง 18 ในหน่วยมิลลิเมตร ค่าที่อ่านไดค้ า่ แรก คือ 1.7 เซนติเมตร หรือ 17มิลลิเมตร ตามลาดบั ต่อไปสงั เกตขีดบนสเกลเวอร์เนียร์ จะเห็นวา่ ขีดท่ี 19 บนสเกลเวอร์เนียร์ ( ตอ้ งนบั ขีดท้งั หมด โดยไม่ตอ้ งสนใจตวั เลขบนสเกลเวอร์เนียร์) ตรงพอดีกบั ขีดบนสเกลหลกั ดงั น้นั เศษความยาวจะเทา่ กบั 190.05  0.95 mm หรือ 0.095 เซนติเมตร ดงั น้นั วตั ถุชิ้นน้ียาว 1.7  0.095 1.795 เซนติเมตร ตอบ หรือยาว 17+0.95 = 17.95 มิลลิเมตร ตอบ3.2 การใช้ไมโครมเิ ตอร์ (Micrometer) เมื่อตอ้ งการวดั ความหนาของวตั ถุซ่ึงมีค่านอ้ ยมาก ๆ เช่นความหนาของเส้นผม ความหนาของกระดาษ ความหนาของเส้นลวด เราจะใชไ้ มโครมิเตอร์ดงั รูปที่ 13 เพราะใหค้ า่ ท่ีละเอียดถูกตอ้ งวา่เวอร์เนียร์คาลิปเปอร์AB T S รูปที่ 13 ไมโครมิเตอร์ สเกลบนทรงกระบอก T เรียกวา่ สเกลไมโคร ส่วนสเกลบนแกน S เรียกวา่ สเกลหลกั การวดั ทาโดยหมุนกระบอกนอก T ใหเ้ ลื่อนเขา้ จนขอบ B ชิดวตั ถุท่ีตอ้ งการวดั แลว้ อา่ นจากสเกลบนทรงกระบอก 30

31 วธิ ีอ่านไมโครมิเตอร์ ใชห้ ลกั ดงั ตอ่ ไปน้ี 1 หาความละเอียดของไมโครมิเตอร์ โดยสารวจวา่ สเกลไมโครบนทรงกระบอก Tมีท้งั หมดก่ีช่อง และตอ้ งหมุนทรงกระบอก T กี่รอบ ทรงกระบอก T จึงจะเลื่อนออก(หรือเขา้ )1 ช่องบนสเกลหลกั ผลหารจะเป็นความละเอียดของไมโครมิเตอร์อนั น้นั ตวั อยา่ ง ถา้ พบวา่ สเกลไมโครมีท้งั หมด 50 ช่อง และตอ้ งหมุนทรงกระบอก Tจานวน 2 รอบ จึงจะทาให้เลื่อนออกหรือเขา้ 1 ช่องมิลลิเมตรบนสเกลหลกั ความละเอียดของไมโครมิเตอร์อนั น้ีจะเท่ากบั 1  0.01 mm หรือ 0.001 cm 2  50 2 ตรวจดูความคลาดเคล่ือนของขีดศูนยบ์ นสเกลไมโครมิเตอร์ โดยหมุนทรงกระบอก T จนแกน B ชนกบั แกน A ซ่ึงจะมีเสียงดงั “คลิก” แลว้ สังเกตขีดศูนยบ์ นสเกลไมโครวา่ตรงกบั ขีดศูนยข์ องสเกลหลกั หรือไม่ ถา้ ตรงกนั พอดีแสดงวา่ ไมม่ ีความคลาดเคล่ือน และไมต่ อ้ งแกไ้ ขใด ๆ แต่ถา้ ไม่ตรงแสดงวา่ มีความคลาดเคล่ือนเกิดข้ึนแลว้ ตอ้ งแกไ้ ขโดยปรับไมโครมิเตอร์ จนขีดศูนยต์ รงกนั การปรับจะใชไ้ ขควงหมุนท่ีป่ ุมปรับศูนยบ์ ริเวณปลายแกน D ซ่ึงผทู้ ่ีจะปรับได้ถูกตอ้ งน้นั ตอ้ งมีประสบการณ์มาบา้ งพอสมควร 3 นาวตั ถุที่ตอ้ งการวดั มาวางแตะปลายแกน A แลว้ หมุนทรงกระบอก T จนปลายแกน B เล่ือนมาแตะขอบวตั ถุอีกดา้ นหน่ึง และไดย้ นิ เสียง “คลิก” ใหค้ วามยาวคา่ แรกจากสเกลหลกัจากน้นั หาเศษความยาวโดยสังเกตวา่ ขีดบนสเกลไมโครมิเตอร์ขีดใดตรงกบั ขีดบนสเกลหลกั และขณะน้นั ทรงกระบอก T หมุนไปแลว้ กี่รอบ คิดเป็นจานวนช่องท่ีหมุนไปแลว้ กี่ช่อง นาจานวนช่องคูณกบั ความละเอียดของไมโครมิเตอร์ คา่ ความยาวของวตั ถุจะเทา่ กบั ผลบวกของคา่ ท่ีสอง ตวั อยา่ ง เมื่อนาไมโครมิเตอร์ไปวดั ความยาวหรือความหนาของวตั ถุชิ้นหน่ึง สเกล หลกั และสเกลไมโครมีลกั ษณะดงั รูป 14 สเกลหลกั (mm)รูปที่ 14 การใชไ้ มโครมิเตอร์วดั ความหนาวตั ถุ 31

32 ถา้ ไมโครมิเตอร์อนั น้ีมีสเกลไมโครท้งั หมด 50 ช่อง และตอ้ งหมุนทรงกระบอก Tจานวน 2 รอบ จึงจะเล่ือนออกเท่ากบั 1 ช่องมิลลิเมตรของสเกลหลกั ดงั น้นั ความละเอียดของไมโครมิเตอร์อนั น้ี เทา่ กบั 1  0.01 mm 2  50 ตามรูป 14 สังเกตวา่ ขอบทรงกระบอก T เลื่อนเลยขีดศูนยข์ องสเกลหลกั ไปอยู่ระหวา่ ง 5.5 ถึง 6 มิลลิเมตร ค่าแรกที่อ่านได้ คือ 5.5 มิลลิเมตร ตอ่ ไปหาเศษความยาว โดยสังเกตวา่ ขีดที่ 27.5(เลข 5 ไดจ้ ากการประมาณ) บทสเกลไมโคร ตรงกบั แกนกลางของสเกลหลกั ดงั น้นั เศษความยาวจึงเทา่ กบั 27.50.01  0.275 mm ดงั น้นั วตั ถุชิ้นน้ียาวหรือหนา 5.5  0.275  5.775 mm ตอบการทดลอง หมายเหตุ 1. นิสิตควรเวยี นหรือสลบั กนั ทาการทดลองครบทุกคนในกลุ่ม 2. ตอ้ งมน่ั ใจวา่ วดั และอ่านคา่ ไดถ้ ูกตอ้ ง เพราะในการทาการทดลองทางฟิ สิกส์หากวดั และอา่ นผดิ จะส่งผลต่อผลการทดลองอยา่ งยง่ิ1. การใช้ไมโครมเิ ตอร์ พจิ ารณาเวอร์เนียคาลิปเปอร์ ท่ีจดั ใหว้ า่ มีความละเอียดเท่าใด นาเวอร์เนียคาลิปเปอร์ไปวดั ส่ิงตอ่ ไปน้ี 1. ความหนาของดินสอหรือปากกาของนิสิตแตล่ ะคน 2. เส้นผา่ นศูนยก์ ลางรอบนอกและรอบในของบิกเกอร์หรือวตั ถุคลา้ ยกนั 3. ความลึกของบิกเกอร์หรือวตั ถุคลา้ ยกนั เส้นผา่ นศูนยก์ ลางของทรงกลมหรือวตั ถุคลา้ ยคลึงกนั2. ไมโครมเิ ตอร์ 2.1 พจิ ารณาไมโครมิเตอร์ที่จดั ใหว้ า่ มีความละเอียดเท่าใด 2.2 นาไมโครมิเตอร์ไปวดั สิ่งต่อไปน้ี 1. ความหนาของแผน่ กระดาษ 2. ความหนาของเส้นผม 3. ความหนาของเส้นเชือก3. เวอร์เนียร์คาลิปเปอร์สองอนั อนั แรกมีระยะห่างระหวา่ งสเกลหลกั 1 มิลลิเมตร และมีสเกลเวอร์เนียร์ท้งั หมด 20 ช่อง อนั ท่ีสองมีระยะห่างระหวา่ งสเกลหลกั 1 เซนติเมตร และมีสเกลเวอร์เนียร์ท้งั หมด 200 ช่อง ความละเอียดของเวอร์เนียร์แตล่ ะอนั เป็นเท่าใด และอนั ใดมีความละเอียดมากกวา่ 32

33 บนั ทึกผลแบบฝึกชุดท่ี 3 การใช้เวอร์เนียร์คาลปิ เปอร์ การใช้ไมโครมเิ ตอร์ช่ือ สกุล …………………………………………..รหสั ………………………คณะ ………..……วนั ท่ี………เดือน ………..….……พ ศ 25………...กลุ่มท่ี …………… ผรู้ ่วมงาน ………………………………………………รหสั …………………………….. ผรู้ ่วมงาน ………………………………………………รหสั …………………………….. ผรู้ ่วมงาน ………………………………………………รหสั …………………………….. ผรู้ ่วมงาน ………………………………………………รหสั …………………………….. ผรู้ ่วมงาน ………………………………………………รหสั ……………………………..1. การใช้ไมโครมเิ ตอร์ 1.1 เวอร์เนียคาลิปเปอร์ ที่จดั ใหม้ ีความละเอียด ……………………….เหตุผล ……………………………………………………………… 1.2 นาเวอร์เนียคาลิปเปอร์ไปวดั สิ่งตอ่ ไปน้ี1. ความหนาของดินสอหรือปากกาของนิสิตแต่ละคน …………………………..2. เส้นผา่ นศูนยก์ ลางรอบนอกและรอบในของบิกเกอร์หรือวตั ถุคลา้ ยกนั …………………………..………………………………………………………..3. ความลึกของบิกเกอร์หรือวตั ถุคลา้ ยกนั ………………………………..……4. เส้นผา่ นศูนยก์ ลางของทรงกลมหรือวตั ถุคลา้ ยคลึงกนั ……………………………2. ไมโครมเิ ตอร์ 2.1 พจิ ารณาไมโครมิเตอร์ท่ีจดั ใหม้ ีความละเอียด……………………….เหตุผล ……………………………………………………………… 2.2 นาไมโครมิเตอร์ไปวดั สิ่งตอ่ ไปน้ี 1. ความหนาของแผน่ กระดาษ………………………………… 2.ความหนาของเส้นผม………………………………….….. 3. ความหนาของเส้นเชือก ………………………………..….3. คาตอบพร้อมเหตุผล …………………………………………………. 33

34ท่ีมา :http://www.chanthaburi.buu.ac.th/~physics/documents/%E1%BA%BA%BD%D6%A1/%A1%D2%C3%E3%AA%E9%E0%C7%CD%C3%EC%E0%B9%D5%C2%C3%EC%A4%D2%C5%D4%BB%E0%BB%CD%C3%EC%E1%C5%D0%E4%C1%E2%A4%C3%C1%D4%E0%B5%CD%C3%EC.doc 34