Лабораторная работа №9

определение плотности тела гидростатическим методом.

Цель работы: 1) научиться определять плотность различных тел методом гидростатического взвешивания с оценкой погрешности результатов.

Оборудование:

1) весы учебные;

2) разновесы;

3) твердое тело;

4) столик к весам;

5) стеклянный стакан с водой.

КРАТКие ТЕОРетические сведения.

Плотностью физического тела называется масса тела, заключенная в единице объема этого тела. Отсюда определение плотности можно свести к понятиям массы тела и его объема.

Определение массы тела может быть произведено путем его взвешивания, т.е. путем сравнивания с массой разновесов известной величины.

Непосредственное измерение объема тела, если оно ограничено сложной поверхностью, затруднительно, поэтому поступают так: тело взвешивают в воде, используя закон Архимеда, определяют массу воды, вытесненную телом; зная плотность воды, находят объем. Плотность воды соответствующей температуры берется из справочника.

С понятием плотности тела не следует смешивать понятие об удельном весе тела. Удельным весом тела d называется вес единицы объема тела.

Удельный вес d и плотность любого тела связаны между собой соотношением: , где g – ускорение свободного падения, т.е. между удельным весом и плотностью имеется та же самая связь, что и между весом и массой тела.

Пусть m – «масса» тела в воздухе без проволоки, – «масса» тела в воздухе вместе с проволокой, – «масса» тела, погруженного в воду. Таким образом, «масса» вытесненной телом воды , а неисправленная плотность тела будет равна:

.

Полученная плотность должна быть исправлена, т.к. не принята в расчет кажущаяся потеря веса тела и воды в воздухе. Если при температуре взвешивания плотность воды равна , а плотность воздуха – , то для исправленной величины плотности тела следует написать:

где V – объем тела, равный объему вытесненной им воды. Величина этого объема определяется из уравнения: .

Таким образом, исправленная плотность тела будет равна:

Поправкой на потерю веса проволоки в воде ввиду ее малости можно пренебречь.

ход работы.

1) Взвесили исследуемое тело без проволоки в воздухе с точностью до 20мг.

2) При помощи тонкой проволоки подвесили тело к специальному крючку коромысла весов и уравновесили его разновесками.

3) Арретировали весы, подвели под тело стакан с водой (устанавливаемый на специальном столике) и погрузили в него тело, проследив за тем, чтобы оно оказалось полностью погруженным в воду и не касалось ни дна, ни стенок стакана.

4) Взвесили исследуемое тело в воде и вычислили разность весов этого тела при измерениях в воде и в воздухе. Нашли объем тела и оценили допущенную погрешность.

5) Вычислили плотность тела по формуле, используя необходимые табличные данные. Заполнили таблицу:

№
	10,12	8,86	1,26	1,181	996,81
	10,13	8,85	1,28
	10,12	8,85	1,27

6) Вычислили погрешности, используя методику прямых измерений:

Зная ошибку каждого измерения, нашли среднеквадратичное отклонение среднего:

Истинное значение лежит в интервале с вероятностью 68%.

Нашли доверительный интервал, в котором лежит с доверительной вероятностью 95%:

Учли инструментальную ошибку, но,так как доверительная ошибка превышает инструментальную более, чем в три раза, инструментальной можем пренебречь. Относительная погрешность:

действие правомерно

Окончательный результат: ,

Вывод: Ближе всего по табличному значению получившемуся результату подходит железо. Небольшие расхождения же связаны с тем, что измеряемое тело состоит не из чистого железа, а с примесями, кроме того в таблице предоставлено значение, измеренное при температуре , а мы получили результат при температуре . В конечном счёте мы можем утверждать, что шайба сделана в основном из железа.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Понятие плотности и удельного веса.

2. Связь удельного веса и плотности тела.

3. Распределение давления в жидкости. Гидростатическая формула.

4. Сила Архимеда.

5. Методика определения плотности тела гидростатическим методом.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Физический практикум./Под ред. В.Ш. Иверовой (с.69, 72).

2. Руководство к лабораторным занятиям по физике./Под ред. Л.Л. Гольдина (с. 44).

3. Савельев И.В. Курс общей физики, т.1, гл. 7.

Дата добавления: 2015-08-09