วัดวงแหวนโลหะเสมือนจริงในมุมมอง 3 มิติ • ฝึกอ่านสเกลด้วยตนเอง • บันทึกผล 3 ครั้ง หาค่าเฉลี่ยและความคลาดเคลื่อน
| ครั้งที่ | ตำแหน่ง θ | สเกลหลัก (mm) | ขีด | ค่าที่อ่านได้ (mm) | ผล |
|---|
ค่าละเอียดที่สุดของเวอร์เนียร์ = ______ mm · ค่าละเอียดที่สุดของไมโครมิเตอร์ = ______ mm · ความคลาดเคลื่อนขีดศูนย์ d = ______ mm
สูตรที่ใช้:
Simulation คำนวณ x̄, Δx̄ และส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน σ ให้อัตโนมัติใต้ตาราง — แต่ควรลองคำนวณด้วยมือแล้วเทียบกัน
การวัดค่าโดยอาศัยเครื่องวัดที่มีสเกลแบ่งเป็นช่อง ๆ ส่วนใหญ่จำเป็นต้องประมาณค่าส่วนที่เลยขีดแบ่งสเกลด้วยสายตา ถ้าต้องการให้การอ่านค่าละเอียดแม่นยำยิ่งขึ้น อาจใช้สเกลเวอร์เนียร์ (vernier scale) ช่วยอ่านเศษของสเกลหลัก (main scale) หรือใช้เกลียวไมโครมิเตอร์ (micrometer screw) ช่วยสร้างเครื่องวัดขนาดอย่างละเอียด
สเกลเวอร์เนียร์ 10 ช่อง ยาวเท่ากับสเกลหลัก 9 ช่อง → แต่ละช่องของเวอร์เนียร์สั้นกว่าช่องของสเกลหลัก 1/10 ช่อง เมื่อเลื่อนเวอร์เนียร์ไปทางขวา ขีดที่ k ของเวอร์เนียร์จะตรงกับขีดบนสเกลหลักเมื่อเลื่อนไป k/10 ช่องพอดี
ลองตั้ง 0.6 (รูปที่ 2: ขีดที่ 6 ตรง → อ่านได้ 0.6) และ 2.4 (รูปที่ 3: ขีดศูนย์อยู่ขวาของขีด 2 และขีดที่ 4 ตรง → 2.0 + 0.4 = 2.4)
ถ้าสเกลเวอร์เนียร์มี n ช่อง ยาวเท่ากับสเกลหลัก n − 1 ช่อง (V = ระยะ 1 ช่องของเวอร์เนียร์, S = ระยะ 1 ช่องของสเกลหลัก):
เวอร์เนียร์ละเอียดมากอาจสร้างจากสเกลหลัก (mn − 1) ช่อง เช่น รูปที่ 4: n = 20 ช่อง สร้างจากสเกลหลัก 39 ช่อง:
เวอร์เนียร์ที่ใช้ทั่วไปในโรงเรียน: n = 50 ช่อง ยาวเท่ากับสเกลหลัก 49 mm (m = 1) → S/n = 1/50 = 0.02 mm · อ่านค่า = สเกลหลัก + ขีดที่ตรง × 0.02 mm (ใน simulation เลือกได้ที่ "ความละเอียด")
ตัวอย่างการอ่าน (รูปที่ 5): n = 20, S = 1 mm → S/n = 1/20 = 0.05 mm
เศษของสเกลหลัก = จำนวนช่องหน้าขีดของเวอร์เนียร์ที่ตรงกับขีดบนสเกลหลัก × ค่าละเอียดที่สุด
กรอบโลหะ F ปลายด้านหนึ่งเป็นแป้น A อีกด้านมีแกน B สวมอยู่ในกระบอก L ซึ่งมีเกลียวละเอียดรับกับกระบอก T หมุน T ณ ตำแหน่ง H ทำให้แกน B เคลื่อนที่ไปด้วย · วางวัตถุระหว่าง A กับ B หมุนที่ H จนใกล้ แล้วหมุนปุ่ม R (ratchet) 1–2 รอบจนได้ยินเสียง "กริ๊ก" → หยุดแล้วอ่านค่า · เกลียวยึด C ล็อกแกน
หมุนปุ่ม R จนแกน B แตะแป้น A (โดยไม่มีวัตถุ) แล้วดูขีดศูนย์ของกระบอก T เทียบกับเส้นแกนนอนของสเกล S:
รูปที่ 9 — ขีด 0 อยู่เหนือเส้น → d = −0.02 mm
รูปที่ 10 — ขีด 0 อยู่ใต้เส้น → d = +0.03 mm
ขีดศูนย์ทับเส้นพอดี → d = 0 ไม่ต้องแก้ค่า · การแก้ค่า d ไม่เปลี่ยนค่าความคลาดเคลื่อนสัมบูรณ์ของค่าเฉลี่ย Δx̄ (เพราะทุกค่าเลื่อนเท่ากัน)
วัดค่าเดียวกัน N ครั้ง ได้ x₁, x₂, …, x_N (แต่ละครั้งเปลี่ยนตำแหน่งวัตถุ) — ค่าที่ดีที่สุดคือค่าเฉลี่ย และความคลาดเคลื่อนของค่าเฉลี่ยประมาณจากค่าเบี่ยงเบนสัมบูรณ์เฉลี่ย:
ถ้าทุกครั้งอ่านได้เท่ากัน (Δx̄ = 0) ให้ใช้ค่าละเอียดที่สุดของเครื่องมือเป็นความคลาดเคลื่อนแทน (เวอร์เนียร์ ±0.05 mm, ไมโครมิเตอร์ ±0.01 mm) · Simulation ยังแสดงส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน σ = √[Σ(xᵢ−x̄)²/(N−1)] เพื่อเปรียบเทียบ