การวัดอย่างวัดละเอียด

ปฏิบตั ิการที่ 1 การวดั อย่างวดั ละเอียด การวดั เป็นกระบวนการหน่งึ ทส่ี าคญั ในการศกึ ษาทางฟิสกิ ส์ ปัจจบุ นั มหี น่วยการวดั หลายระบบแต่ระบบทใ่ี ชอ้ ย่างแพรห่ ลายไดแ้ ก่ระบบวดั ระหว่างชาติ ทเ่ี รยี กวา่ SI unit ในปฏบิ ตั กิ ารน้จี ะเลอื กศกึ ษาเฉพาะระบบ SI เทา่ นนั้ ในการวดั สง่ิ ของต่างๆ ตอ้ งใชเ้ ครอ่ื งมอื วดั ทเ่ี หมาะสมกบั งานทจ่ี ะวดั เพ่อื หลกี เลย่ี งความคลาดเคล่อื นทอ่ี าจจะเกดิ ขน้ึ ระหวา่ งการทดลองนนั้ จงึ ควรศกึ ษาการใชเ้ ครอ่ื งมอื วดั ใหเ้ ขา้ ใจวตั ถปุ ระสงค์ 1. ศกึ ษาการใชแ้ ละเพม่ิ ทกั ษะการใชเ้ ครอ่ื งมอื วดั เวอรเ์ นยี รค์ าลเิ ปอร์ สเฟียโรมเิ ตอร์ และ ไมโครมเิ ตอร์ 2. สามารถอ่านค่าจากเครอ่ื งมอื วดั ไดถ้ กู ตอ้ งตามขนาดจรงิ ของ วตั ถุทก่ี าหนดให้อปุ กรณ์การทดลอง1. เวอรเ์ นยี รค์ าลปิ เปอร์ จานวน 1 อนั2. ไมโครมเิ ตอร์ จานวน 1 อนั3. สเพยี โรมเิ ตอร์ จานวน 1 อนั4. วตั ถุรปู ทรงต่างๆ ทก่ี าหนดให้4.1 ทรงกลมตนั (ลกู ปืนเลก็ )4.2 ทรงกระบอกกลวง ปลายเลก็ และใหญ่4.3 เสน้ ลวด4.4 เลนสน์ ูนวิธีการทดลอง ทดลองและบนั ทกึ ผลในตาราง แบ่งการทดลองน้เี ป็น 3 ตอนตอนท่ี 1 เวอรเ์ นียรค์ าลปิ เปอร์ 1. ใชเ้ วอรเ์ นยี รค์ าลเิ ปอรว์ ดั เสน้ ผ่าศนู ยก์ ลางภายนอก (d1) เสน้ ผา่ ศูนยก์ ลางภายใน (d2)ของทรงกระบอกกลวง บนั ทกึ ผลการทดลอง และใหท้ าการทดลองซ้า 5 ครงั้ พรอ้ มทงั้ หาคา่ เฉลย่ี 2. ใชเ้ วอรเ์ นียรค์ าลเิ ปอรว์ ดั ความสงู (h) ของทรงกระบอกกลวง บนั ทกึ ผลการทดลอง และใหท้ าการทดลองซา้ 5 ครงั้ พรอ้ มทงั้ หาค่าเฉลย่ี

2ตอนท่ี 2 ไมโครมเิ ตอร์ 2.1 ใชไ้ มโครมเิ ตอรว์ ดั เสน้ ผ่าศูนยก์ ลางของเสน้ ลวดและคานวณหาปรมิ าตรของเสน้ ลวด โดยกาหนดความยาว 5 เซนตเิ มตร ใหท้ าการทดลองซ้า 5 ครงั้ พรอ้ มทงั้ หาค่าเฉลย่ี 2.2 ใชไ้ มโครมเิ ตอรว์ ดั เสน้ ผา่ ศูนยก์ ลางของทรงกลมตนั บนั ทกึ ผลการทดลอง ใหท้ าการทดลองซา้ 5ครงั้ พรอ้ มทงั้ หาคา่ เฉลย่ี 2.3 คานวณหาปรมิ าตร (V) ของทรงกลมตนั จากสตู รต่อไปน้ีปริมาตรของทรงกลม 4 r 3 ; r = รศั มขี องทรงกลม 3 V=ตอนท่ี 3 สเฟียโรมเิ ตอร์1. ใชส้ เฟียโรมเิ ตอรว์ ดั หารศั มคี วามโคง้ ของเลนสน์ ูนบนั ทึกผลการทดลองตอนท่ี 1 วดั เสน้ ผ่านศนู ยก์ ลางภายในและภายท่อ PVC ท่อ PVC เสน้ ผา่ นศูนยก์ ลาง (mm) เฉลย่ี 12 3 4 5ปลายเลก็ ภายใน ภายนอกปลายใหญ่ ภายใน ภายนอกตอนท่ี 2 วดั เสน้ ผ่านศนู ยก์ ลางของเสน้ ลวดและทรงกลมวสั ดุ เสน้ ผา่ นศูนยก์ ลาง (mm) เฉลย่ี 12345ทรงกลมตนั (mm)เสน้ ลวด (mm)จงแสดงการคานวณปริมาตรของทรงกลมตนัตอนท่ี 3 วดั รศั มคี วามโคง้ ของผวิ โคง้ ดว้ ยสเฟียโรมเิ ตอร์ วสั ดุ 1 2 3 4 5 เฉลย่ี เลนส์

3ค่มู ือการวดั อย่างละเอียดเวอรเ์ นียรค์ าลิเปอร์ (VERNIER CALIPER) เป็นเครอ่ื งมอื ทใ่ี ชว้ ดั ความยาวของวตั ถุทงั้ ภายใน และภายนอกของชน้ิ งาน เวอรเ์ นียรค์ าลเิ ปอรม์ ีลกั ษณะทวั่ ไป ดงั รปู เวอรเ์ นียรค์ าลิเปอร์ส่วนประกอบของเวอรเ์ นียรค์ าลิเปอร์ตาแหน่ง  เรยี กวา่ ปากวดั ใชห้ นีบวตั ถุทต่ี อ้ งการวดั ขนาดตาแหน่ง  เรยี กวา่ ปากวดั ใชว้ ดั ขนาดภายในของวตั ถุตาแหน่ง  เรยี กว่า แกน G ใชว้ ดั ความลกึตาแหน่ง ,เรยี กว่า สเกลหลกั เป็นสเกลไมบ้ รรทดั ธรรมดา ซง่ึ เป็นเซนตเิ มตร(mm) และน้วิ (inch)ตาแหน่ง  เรยี กวา่ สเกลเวอรเ์ นียร์ ซง่ึ จะเลอ่ื นไปมาไดบ้ นสเกลหลกัตาแหน่ง  เรยี กว่า สกรู ใชย้ ดึ สเกลเวอรเ์ นียรร์ ใ์ หต้ ดิ กบั สเกลหลกัตาแหน่ง  เรยี กว่า ป่ มุ ใชก้ ดเล่อื นสเกลเวอรเ์ นยี รไ์ ปบนสเกลหลกัค่าความละเอียดของเวอรเ์ นียร์ ค่าความละเอยี ด (Least Count ) = 1 , n = จานวนชอ่ งของสเกลเวอรเ์ นยี ร์ n โดยปกตแิ ลว้ ตวั เลขทแ่ี สดงค่าความละเอยี ดทส่ี ุดของเครอ่ื งวดั น้มี กั จะเขยี นไวบ้ นสเกลเวอรเ์ นยี รร์ ์ในหน่วยต่างๆ เสมอ เชน่ 0.1 mm. สาหรบั สเกลเวอรเ์ นยี รช์ นดิ 10 ชอ่ งหรอื จานวนช่อง 10 ชอ่ ง(n = 10) 0.05 mm. สาหรบั สเกลเวอรเ์ นยี รช์ นดิ 20 ชอ่ งหรอื จานวนช่อง 20 ช่อง (n = 20) 0.02 mm. สาหรบั สเกลเวอรเ์ นยี รช์ นิด 50ชอ่ งหรอื จานวนช่อง 50 ชอ่ ง (n = 50) หมายเหตุ เวอรเ์ นยี รท์ ใ่ี ชอ้ ยใู่ นหอ้ งปฏบิ ตั กิ ารฟิสกิ สน์ ้ีจะเป็นชนดิ n = 20 0.05 mm หมายความว่า 1 ชอ่ งสเกลเวอรเ์ นียรร์ ม์ ขี นาดเท่ากบั 0.05 mm

4ลาดบั การอ่านค่าจากการวดั 1. ก่อนใชเ้ วอรเ์ นียรต์ อ้ งตรวจสอบดวู า่ มคี ่าความละเอยี ดของเวอรเ์ นยี รร์ ์ ( least count) มคี ่า เท่าใด โดยดูจากตวั เลขทเ่ี ขยี นไวบ้ นสเกลเวอรเ์ นียร์ หรอื อาจจะคานวณจากสตู ร least count = 1 n 2. ดวู า่ ขดี ทศ่ี ูนยข์ องสเกลเวอรเ์ นยี รอ์ ย่ทู ต่ี าแหน่งใดศูนยบ์ นสเกลหลกั แลว้ อ่านคา่ บนสเกลหลกั ใน หน่วยเซนตเิ มตรหรอื น้วิ ตามหน่วยทเ่ี ราตอ้ งการ 3. ใชน้ ้วิ หวั แมม่ อื ดนั สเกลเวอรเ์ นียรท์ ต่ี าแหน่งท่ี  (ดงั รปู ) กางออก ใหพ้ อทป่ี ากของเวอรเ์ นียร์ หนีบวตั ถุทต่ี อ้ งการวดั ใหพ้ อดี แลว้ บนั ทกึ คา่ ทต่ี าแหน่งศูนยข์ องสเกลเวอรเ์ นยี รต์ รงกบั สเกล หลกั 4. จากนนั้ หาตาแหน่งทส่ี เกลเวอรเ์ นียรก์ บั สเกลหลกั ตรงกนั แลว้ บนั ทกึ คา่ สเกลเวอรเ์ นียรร์ น์ นั้ (หรอื นบั จานวนชอ่ งของสเกลเวอรเ์ นยี รจ์ นถงึ ขดี ทต่ี รงกนั ) 5. สเกลเวอรเ์ นียรส์ เกลแรกทต่ี รงกบั สเกลหลกั คอื สเกลใด 6. คานวณหาขนาดของวตั ถุทว่ี ดั จากสตู รผลการวดั = คา่ สเกลหลกั + (ค่าสเกลเวอรเ์ นียร์  ค่าความละเอยี ดของเวอรเ์ นียร)์ (ขอ้ 3) (ขอ้ 4) (ขอ้ 1)ตวั อย่างการอ่านสเกลเวอรเ์ นียร์ ผลการวดั ของวตั ถุอนั หน่งึ แสดงคา่ ทอ่ี ่านดงั รปู คำแหน่ง 11 ขีดที่ 13 สเกลหลกั 13 ช่อง cmสเกลเวอร์เนียร์ = 1/20mm1. หาค่าของสเกลหลกั จากรปู ดา้ นบนขดี ทศ่ี ูนยข์ องสเกลเวอรเ์ นยี รต์ รงกบั เสเกลหลกั ตาแหน่งท่ี 1.1 เซนตเิ มตร (เลยออกมาเลก็ น้อยบนสเกลหลกั )2. หาคา่ ของเสกเวอรเ์ นยี ร์ ไดจ้ ากการนบั จานวนชอ่ งขดี ของสเกลเวอรเ์ นยี รท์ ต่ี รงกบั ขดี บนสเกล หลกั อยทู่ ข่ี ดี ทเ่ี ท่าใด (13 ชอ่ ง = ขดี ท่ี 13)3. ผลการวดั = คา่ สเกลหลกั + {ค่าสเกลเวอรเ์ นียร์  คา่ ความละเอยี ดของเวอรเ์ นียร(์ Least count)} แทนค่า ค่าสเกลหลกั = 1.1 เซนตเิ มตร , คา่ สเกลเวอรเ์ นียร์ = 13 , Least count = 0.05 มลิ ลเิ มตร ฉะนนั้ ผลการวดั = 1.1 เซนตเิ มตร + (13x0.05) มลิ ลเิ มตร = 1.1x10-2x103 มลิ ลเิ มตร + 0.65 มลิ ลเิ มตร = 11.65 มลิ ลเิ มตร

5การใช้เวอรเ์ นียรค์ าลิเปอรว์ ดั ขนาดของวตั ถใุ นหลายลกั ษณะดงั รปู ในการวดั ความยาวของแทง่ วตั ถุ การวดั เสน้ ผ่าศนู ยก์ ลางภายใน การวดั ความลกึ ของวตั ถุเสน้ ผ่าศนู ยก์ ลางของทรงกระบอกและทรง ของวงแหวน ทรงกระบอกกลวง กลมไมโครมิเตอร์ (Micrometer) เป็นเครอ่ื งมอื วดั ขนาดของวตั ถุทต่ี อ้ งการความละเอยี ดสงู ในระดบั ทศนิยม 3 ตาแหน่งในหน่วยมลิ ลเิ มตรเครอ่ื งวดั ชนดิ น้อี าศยั หลกั การ การเคลอ่ื นทข่ี องสกรู ซง่ึ มสี ว่ นประกอบทส่ี าคญั ดงั แสดงในรปูไมโครมเิ ตอร์ ไมโครมิเตอร์ตาแหน่ง  เป็นตาแหน่งทว่ี ดั ระยะตาแหน่ง  เป็นสเกลหลกั ดา้ นเป็น 0,1,2 มลิ ลเิ มตร และดา้ นล่างเป็น 0.5, 1.5 ,2.5 มลิ ลเิ มตร นนั้ คอื S = 0.5 มลิ ลเิ มตรตาแหน่ง  เป็นสเกลเวอรเ์ นยี ร์ (มจี านวน 50 ช่อง รอบแกน)ตาแหน่ง  เป็นตาแหน่งทจ่ี บั ขณะทาการวดัตาแหน่ง  เป็นป่มุ ทใ่ี ชเ้ ล่อื นแกน

6ค่าความละเอียดของไมโครมิเตอร์ ปากวดั ตาแหน่งท่ี  สมั ผสั กนั ขดี ท่ี 0 ของสเกลวงกลมจะทาบพอดกี บั แกนสเกลนอนและถา้หมนุ สเกลวงกลมถอยหลงั ไป 1 รอบ ขดี ท่ี 0 ของสเกลวงกลมจะทาบพอดกี บั แกนนอน และขอบของสเกลวงกลมจะทบั พอดกี บั ขดี แบ่งครง่ึ มลิ ลเิ มตรบนสเกลหลกั ซง่ึ หมายความวา่ ถา้ หมนุ แกนวดั ถอยหลงั ไปเพยี ง1 ช่อง ปากวดั ตาแหน่งท่ี  จะห่างกนั เป็นระยะ 505.0= 0.010 มลิ ลเิ มตร ซง่ึ เป็นคา่ ทน่ี ้อยทส่ี ุดทส่ี ามารถอ่านไดจ้ ากเครอ่ื งวดั ชนดิ น้ี เรยี กว่า least count ปกตคิ า่ least count ของเครอ่ื งไมโครมเิ ตอรจ์ ะเขยี นไวบ้ นตาแหน่ง เชน่ 0.01 mmการอ่านค่าจากไมโครมิเตอร์ ผลการวดั จะประกอบดว้ ย ค่าสเกลหลกั , ค่าสเกลวงกลม, ค่าความละเอียดของเคร่ืองมือ ผลการวดั = ค่าสเกลหลกั + (ค่าสเกลวงกลม  คา่ ความละเอยี ดของไมโครมเิ ตอร)์วิธีใช้ไมโครมิเตอร์ ในการวดั ใหใ้ ชม้ อื ซา้ ยจบั ตรงตาแหน่ง  และมอื ขวาหมนุ ตาแหน่ง  ใหแ้ กนถอยหลงั เพอ่ื ทาให้ปาก ตาแหน่ง เปิดกวา้ งออกเพ่อื ทาใหว้ ตั ถุทต่ี อ้ งการวดั อยรู่ ะหว่างตาแหน่ง  โดยหมนุ แกน ใหป้ ากวดั มาสมั ผสั พอดกี บั ผวิ ดา้ นหน่งึ ของวตั ถุ มเี สยี ง “คลกิ๊ ” จากนนั้ ใหบ้ ดิ ป่มุ ยดึ ไปทางซา้ ยเพ่อื ตรงึ แกนวดั ไว้แลว้ อ่านคา่ การวดั ได้ ขอ้ สาคญั ในการวดั คอื ตรวจสอบดกู ่อนวา่ ขดี ศนู ย(์ 0) ของสเกลเวอรเ์ นยี รต์ รงกบั แกนนอนบนสเกลหลกั หรอื ไมเ่ ม่อื ใหป้ ลายทงั้ สองของตาแหน่งท่ี  มาชดิ กนัตวั อย่างการอ่านค่าการวดั บนสเกลไมโครมิเตอร์เมอ่ื วดั ขนาดของวตั ถุอนั หน่ึง ดงั แสดงในรปู โดยท่ี Least Count ของไมโครมเิ ตอร์ = 0.01 mm 1. ขณะน้ีขอบของสเกลวงกลมอยทู่ ต่ี าแหน่งท่ี 11.500 มลิ ลเิ มตร เลยออกมาเลก็ น้อยบนสเกลหลกั 2. ขดี ท่ี 22.5 ของสเกลวงกลมตรงกบั แกนนอนบนสเกลหลกั แลว้ เอาตวั เลข 22.5 น้คี ณู กบั คา่ Least Count จะไดเ้ ป็นค่าเศษของมลิ ลเิ มตร เป็น 22.5 x 0.010 = 0.225 mm 3. นาค่าทไ่ี ดจ้ ากขอ้ (1) และขอ้ (2) รวมกนั จะไดเ้ ป็นผลการวดั ครงั้ น้ี นนั่ คอื ผลการวดั = ค่าสเกลหลกั + (ค่าสเกลวงกลม  คา่ ความละเอยี ดของไมโครมเิ ตอร)์ = 11.500 mm + 0.225 mm = 11.725 mm

7ดงั นัน้ ลาดบั ขนั้ การอ่านค่าการวดั เป็นดงั นี้ 1. ก่อนใชไ้ มโครมเิ ตอรต์ อ้ งดวู ่าค่า Least Count เท่ากบั เท่าใด โดยดจู ากตวั เลขทเ่ี ขยี นไวบ้ นโครง A หรอื อาจจะคานวณกไ็ ด้ (โดยดจู ากหวั ขอ้ ความละเอยี ดของไมโครมเิ ตอร์) 2. ตอ้ งดวู า่ ขอบของสเกลวงกลมอยทู่ ต่ี าแหน่งทเ่ี ทา่ ใดของสเกลหลกั อ่านในหน่วยมลิ ลเิ มตร 3. ต่อไปดวู า่ ขดี ทเ่ี ท่าใดบนสเกลวงกลมอยตู่ รงกบั เสน้ แกนของสเกลหลกั แลว้ เอาตวั เลขน้คี ณู กบั คา่ Least Count จะไดเ้ ป็นเศษของมลิ ลเิ มตร 4. ผลรวมทไ่ี ดจ้ ากขอ้ 2 และ ขอ้ 3 คอื ผลการวดัสเฟี ยโรมิเตอร์ เป็นเครอ่ื งมอื วดั ความยาวทว่ี ดั ไดล้ ะเอยี ดกว่าไมบ้ รรทดั สาหรบั วดั รศั มคี วามโคง้ ของทรงกลม เช่นวดั หารศั มคี วามโคง้ ของเลนสน์ ูน เลนสเ์ วา้ กระจกนูน กระจกเวา้ มสี เกลเวอรเ์ นียรแ์ บบวงกลม มขี ดี สเกลบนแผ่นวงกลม แบ่งเป็นช่องยอ่ ยเท่าๆ กนั จานวน n ชอ่ ง สเกลหลกั เป็นสเกลไมบ้ รรทดั ดงั รปู ดา้ นล่าง เม่อืหมนุ แผ่นวงกลมหรอื สเกลเวอรเ์ นียร์ (ซง่ึ ตดิ กบั ขาวดั หรอื ขากลาง) ไป 1 รอบ ขอบของแผ่นวงกลมพรอ้ มขาวดั หรอื ขากลางจะเล่อื นไปบนสเกลหลกั เป็นระยะเท่ากบั 1 mm ดงั นนั้ ค่าละเอยี ดสดุ ของสเฟียโรมเิ ตอรม์ ีค่าเท่ากบั 1/n mm สเฟี ยโรมิเตอรใ์ นรปู มสี เกลเวอรเ์ นียร์ 100 ช่อง ดงั นัน้ ค่าละเอียดสดุ ของสเฟี ยโรมิเตอรน์ ี้มีค่าเท่ากบั 0.01 mm หลกั การอ่านค่าวดั ทว่ี ดั โดยสเฟียโรมเิ ตอรเ์ ป็นเช่นเดยี วกบั ไมโครมเิ ตอรค์ าลเิ ปอร์(หมายเหตุ เพ่อื ความงา่ ยในการอ่านคา่ ของการวดั จากสเฟียโรมเิ ตอร์ ควรกาหนดใหข้ ดี ล่างสุดของสเกลหลกั เป็นขดี ท่ี 0 cm)วิธีใช้สเฟี ยโรมิเตอร์ 1. วางสเฟียโรมเิ ตอรบ์ นกระจกราบแลว้ หมุนเกลยี วของสเฟียโรมติ เตอร์ ซง่ึ จะทาใหข้ า กลางเล่อื นขน้ึ หรอื เล่อื นลง จะทาใหส้ เกลเวอรเ์ นียรห์ มนุ ตามไปดว้ ย จดั ใหข้ าทงั้ สข่ี องสเฟียโรมเิ ตอรส์ มั ผสั กระจกราบสมมตุ วิ ่าเมอ่ื ขาทงั้ สส่ี มั ผสั กระจกราบแลว้ ขดี ศนู ยข์ องสเกลเวอรเ์ นียรช์ ต้ี รงกบั ขดี ศูนยข์ องสเกลหลกั 2. นาสเฟียโรมเิ ตอรน์ นั้ ไปวางบนเลนสท์ จ่ี ะวดั หารศั มคี วามโคง้ หมนุ เกลยี วเพอ่ื ใหข้ า กลางของสเฟียโรมเิ ตอรเ์ ล่อื นขน้ึ หรอื เลอ่ื นลง (ตามแต่ชนดิ ของเลนสท์ จ่ี ะวดั ) โดยใหข้ าทงั้ สข่ี องสเฟียโรมเิ ตอรส์ มั ผสัผวิ เลนสพ์ อดี และใหข้ ากลางของสเฟียโรมเิ ตอรอ์ ยตู่ าแหน่งสงู สดุ หรอื ต่าสุดของเลนสน์ นั้ 3. วดั ระยะระหว่างขาแต่ละคู่ (ไมใ่ ชข่ ากลาง) ของสเฟียโรมเิ ตอรเ์ ป็นคา่ L โดยกดลงบนแผน่ กระดาษหนาใหเ้ ป็นรอยซง่ึ เกดิ จากปลายแหลมของขาทงั้ หมด แลว้ จงึ วดั ระยะจากรอยจดุ ของปลายขานนั้

8 ใบบนั ทึกผลการทดลองตอนท่ี 1 วดั เสน้ ผา่ นศนู ยก์ ลางภายในและภายท่อ PVC ทอ่ PVC เสน้ ผา่ นศูนยก์ ลาง (mm) เฉลย่ี 12 3 4 5ปลายเลก็ ภายใน ภายนอกปลายใหญ่ ภายใน ภายนอกตอนท่ี 2 วดั เสน้ ผา่ นศูนยก์ ลางของเสน้ ลวดและทรงกลมวสั ดุ เสน้ ผา่ นศนู ยก์ ลาง (mm) เฉลย่ี 12345ทรงกลมตนั (mm)เสน้ ลวด (mm)จงแสดงการคานวณปริมาตรของทรงกลมตนัตอนท่ี 3 วดั รศั มคี วามโคง้ ของผวิ โคง้ ดว้ ยสเฟียโรมเิ ตอร์ 5 เฉลย่ี วสั ดุ 1 2 3 4 เลนส์คา่ รศั มคี วามโคง้ คานวณหาไดจ้ ากสมการ R  a2  h 6h 2 เมอ่ื R = รศั มคี วามโคง้ a = ระยะหา่ งระหวา่ งขาสเฟียโรมเิ ตอร์ h = ความสงู ทว่ี ดั ได้ทม่ี า: http://sci.udru.ac.th/websci/download/physic/test/test1.doc