เครื่องวัดความยาว

  เครื่องมือที่ใช้วัดความยาวทั่ว ๆ ไป  ได้แก่ ไม้บรรทัด หรือไม้เมตร เครื่องวัดทั้งสองนี้ จะวัดได้ละเอียดเพียง 0.1 เซนติเมตรเท่านั้น และค่าที่วัดได้อาจมีเศษของช่องสเกลซึ่งต้องประมาณด้วยสายตา แล้วจึงทำการบันทึกผลการวัด  ในการวัดความยาว ยังมีเครื่องมือที่วัดได้ละเอียดกว่าไม้เมตร และไม้บรรทัด ได้แก่

• เวอร์เนียร์คาลิเปอร์ (vernier caliper)
• 
  
  
  รูปที่ 1 เวอร์เนียร์ คาลิเปอร์

                  ส่วนประกอบที่สำคัญของเวอร์เนียร์คาลิเปอร์ มีดังนี้
  ปากวัด A          ใช้จับวัตถุที่ต้องการวัดขนาด เช่น ความหนา ความยาว เส้นผ่าศูนย์กลางภายนอกของวัตถุ
  ปากวัด B          ใช้วัดเส้นผ่าศูนย์กลางภายในของวัตถุ
  แกน C              ใช้วัดความลึกของวัตถุ
  สเกลหลัก D     เป็นสเกลที่เหมือนไม้บรรทัด เป็นสเกลที่อยู่กับที่ มักมี 2 หน่วยคือ เซนติเมตร (หรือมิลลิเมตร) และนิ้ว
  สเกลเวอร์เนีย E    เป็นสเกลที่ช่วยให้อ่านค่าได้ละเอียดขึ้น สเกลเวอร์เนียร์สามารถเลื่อนไปมาบนสเกลหลักได้
  ปุ่ม F                     ติดอยู่กับสเกลเวอร์เนียร์ ใช้สำหรับเลื่อนสเกลเวอร์เนียร์
  สกูร G                    ติดอยู่กับสเกลเวอร์เนียร์เช่นกัน ใช้ล็อกสเกลเวอร์เนียร์ให้ติดแน่นกับสเกลหลัก ทำให้สเกลเวอร์เนียร์ไม่ขยับขณะอ่านค่าการวัด

  ค่า least count 
          เวอร์เนียร์คาลิเปอร์ (หรือเรียกสั้น ๆ ว่า เวอร์เนียร์) มีหลายรุ่น แต่มีรูปร่างคล้ายกัน ที่แตกต่างคือความละเอียดของการวัด ซึ่งจะหาได้จากสเกลเวอร์เนียร์ ดังนี้
            สมมติเวอร์เนียร์อันหนึ่งมีจำนวนช่องสเกลเวอร์เนียรทั้งหมด n ช่วง เวอร์เนียร์อันนั้นจะอ่านค่าได้ละเอียด 1/n ของ 1 ช่องสเกลหลัก
          ถ้าสเกลเวอร์เนียร์ของเวอร์เนียร์อันหนึ่งมีจำนวนช่องเท่ากับ 20 ช่อง และ 1 ช่องสเกลหลักเท่ากับ 1 mm ดังนั้นเวอร์เนียร์อันนี้จะอ่านได้ละเอียด 1/20 x 1mm เท่ากับ 0.05 mm ค่านี้เรียกว่า least count ของเวอร์เนียร์ ซึ่งเป็นค่าที่น้อยที่สุดหรือค่าละเอียดที่สุดที่เวอร์เนียร์อันนั้นวัดได้
          ค่า least count มักจะพิมพ์ติดอยู่ที่สเกลเวอร์เนียร์ ถ้าเวอร์เนียร์อันใดไม่มีค่า least count ผู้ใช้ต้องหาก่อนทำการวัดเสมอ

การใช้เวอร์เนียร์
        การใช้เวอร์เนียร์ เราสามารถใช้เวอร์เนียร์วัดขนาดของวัตถุในหลายลักษณะดังรูป 2 กล่าวคือ

รูปที่ 2 การใช้เวอร์เนียร์วัดขนาดวัตถุ

ในการวัดความยาวของแท่งวัตถุ เส้นผ่าศูนย์กลางของทรงกระบอก ทรงกรม ใช้ปากวัด A ดังรูป 2 ก.
ในการวัดเส้นผ่าศูนย์กลางภายในของวงแหวน ทรงกระบอกกลวง ใช้ปากวัด B ดังรูป 2 ข.
ส่วนการวัดความลึกของวัตถุ ใช้แกน C ดังรูป 2 ค.
ในการวัดทุกครั้งจะต้องให้ชิ้นงานหรือวัตถุที่ถูกวัดและเวอร์เนียร์อยู่นิ่ง ไม่เอนไปมา

 การบันทึกค่าการวัด

รูปที่ 3 การบันทึกค่าการวัด

รูป 3 แสดงการใช้เวอร์เนียร์วัดขนาดของช้อน ผู้ใช้ต้องหา least count ของเวอร์เนียร์ ดังนี้

สเกลเวอร์เนียร์มีจำนวนช่องเท่ากับ 10 ช่อง

สเกลหลัก 1 ช่อง เท่ากับ 1mm

ดังนั้น ค่า least count เท่ากับ 1/10 x 1 mm เท่ากับ 0.1mm

ค่าจากการวัดจะประกอบด้วย 2 ส่วนคือค่าที่อ่านได้จากสเกลหลักและค่าที่อ่านได้จากสเกลเวอร์เนียร์ นำค่าทั้งสองมาบวกกัน จะเป็นค่าที่อ่านได้

        การอ่านค่าบนสเกลหลัก ต้องดูว่าขีดศูนย์ของสเกลเวอร์เนียร์อยู่ตรงกับสเกลหลักที่ตำแหน่งใด บันทึกค่าที่อ่านได้จากสเกลหลักในหน่วยมิลลิเมตร โดยไม่พิจารณาเศษของมิลลิเมตร แต่จะหาได้จากสเกลเวอร์เนียร์ โดยสังเกตว่าขีดใดของสเกลเวอร์เนียร์อยู่ตรงกับขีดใดของสเกลหลัก จากนั้นเอา ค่า least count ของเวอร์เนียร์ไปคูณกับขีดที่อ่านได้จากสเกลเวอร์เนียร์ ผลคูณที่ได้จะเป็นค่าทีอ่านได้จากสเกลเวอร์เนียร์หรือค่าเศษของมิลลิเมตรนั่นเอง
        จากรูป 3 ขีดศูนย์ของสเกลเวอร์เนียร์อยู่เลยขีดที่ 32 mm บนสเกลหลักมาเล็กน้อย แต่ไม่ถึงขีดที่ 33 ดังนั้น ค่าที่อ่านได้จากสเกลหลัก คือ 32mm ส่วนที่สเกลเเวอร์เนียร์ จะเห็นว่าขีดที่ 4 ของเสกลเวอร์เนียร์ตรงกับขีดใดขีดหนึ่งบนสเกลหลัก ดังนั้นค่าที่อ่านได้จากสเกลเวอร์เนียร์หรือเศษของมิลลิเมตร ก็คือ .01 mmx 4 เท่ากับ 0.4mm นั่นคือค่าทีอ่านได้จากเวอร์เนียร์คือ 32.0mm+0.4mm เท่ากับ 32.4 mm  

ไมโครมิเตอร์

ไมโครมิเตอร์เป็นเครื่องมือวัดความยาวอีกชนิดหนึ่งที่สามารถวัดได้ละเอียดกว่าเวอร์เนียร์ใช้วัดชิ้นงานที่มีความยาวน้อย ๆ เช่น ความหนาของกระดาษ เส้นผ่าศูนย์กลางของเส้นลวดขนาดเล็ก ๆ เป็นต้น

รูปที่ 1 ไมโครมิเตอร์

ส่วนประกอบที่สำคัญของไมโครมิเตอร์มีดังนี้

โครง A มีลักษณะคล้ายครึ่งวงกลม

ปากวัด B เป็นโลหะผิวเรียบ ใช้สำหรับจับวัตถุหรือชิ้นงานที่ต้องการวัด

สเกลหลัก C เป็นสเกลที่อยู่นิ่งกับที่มีขีดสเกล 2 แถว ขีดสเกลแต่ละขีดในแต่ละแถวห่างกัน 1mm ส่วนขีดสเกวแถวบนและขีดสเกลแถวล่างที่อยู่ถัดกันจะห่างกัน 0.5 mm

สเกลวงกลม D เป็นสเกลที่เคลื่อนที่ได้โดยการหมุนปลอก E มีทั้งหมด 50 ช่อง เมื่อหมุนสเกลวงกลม D ไปครบ 1 รอบ จะได้ความยาว 0.5 mm ดังนั้น 1 ช่องของสเกลวงกลม จึงมีค่า 0.5mm/50 หรือ 0.01mm

ปลอก E ใช้หมุนปรับความห่างของปากวัด B ให้พอเหมาะกับขนาดของชิ้นงาน

ปุ่ม F ใช้หมุนเพื่อเลื่อนปากวัด B ให้สัมผัสชิ้นงาน เมื่อสัมผัสพอดีจะมีเสียงกริ๊กเบา ๆ ให้หยุดหมุน

คันโยก G เมื่อโยกไปทางซ้าย ปลอก E และปุ่ม F จะถูกล็อคไว้ และสเกลวงกลม D จะถูกตรึงกับที่

การบันทึกค่าการวัด
ค่าจากการวัดจะประกอบด้วย 2 ส่วน คือ

• ค่าที่อ่านได้จากสเกลหลัก
• ค่าที่อ่านได้จากสเกลวงกลม

นำค่าทั้งสองมาบวกกัน จะเป็นค่าที่อ่านได้

รูปที่ 2 การบันทึกค่าการวัด

การอ่านค่าบนสเกลหลัก ต้องดูว่าขอบของสเกลวงกลมอยู่ที่ตำแหน่งใดบนสเกลหลัก เช่น ในรูป 2 ขอบของสเกลวงกลมอยู่เลยขีด 7.5 mm แต่ไม่ถึง 8.0 mm ดังนั้นค่าที่อ่านได้จากสเกลหลักคือ 7.5 mm ส่วนเศษที่เกิน 7.5 mm แต่ไม่ถึง 8.0 mm จะอ่านได้จากสเกลวงกลมโดยดูว่าขีดใดบนสเกลวงกลมตรงกับเส้นแนวนอนของสเกลหลัก จากรูป 2 จะเห็นว่า ขีดที่ 35 ตรงกับเส้นแนวนอนพอดี ดังนั้นค่าที่อ่านได้จากสเกลวงกลม ก็คือ 35x0.010 mm เท่ากับ 0.350 mm นั่นคือ ค่าที่อ่านได้จากไมโครมิเตอร์ คือ 7.5 mm + 0.350 mm เท่ากับ 7.850 mm

---

ที่มา : รังสรรค์ ศรีสาคร สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ( สส.วท. )