Лабораторна робота № 6.
ВИЗНАЧЕННЯ ГУСТИНИ ТВЕРДОГО ТІЛА ТА РІДИНИ ГІДРОСТАТИЧНИМ ЗВАЖУВАННЯМ.
Мета роботи
: використавши закон Архімеда та, знаючи густину води , визначити густину твердого тіла та рідини.
Прилади і матеріали
:
терези, пристосовані для гідростатичного зважування; набір важків; досліджуване тверде тіло; склянка з дистильованою водою та склянка з досліджуваною рідиною.
Теоретичні відомості.
Густиною речовини називають масу одиниці об’єму речовини. Щоб знайти густину, потрібно масу тіла mподілити на його об’єм V:
 (1)
Масу тіла можна визначити досить точно з допомогою терезів. Об’єм же тіла (особливо , якщо тіло неправильної форми) визначається зі значно більшою похибкою, що приводить до значної похибки кінцевого результату. Зменшити похибку дозволяє метод гідростатичного зважування, який полягає в наступному.
Підвісимо досліджуване тіло з допомогою тонкої дротини або рибальської волосіні до шальки терезів (див. рис.1) і зважимо його. Зважування дасть вагу тіла в повітрі P1
= m1
g. Якщо нехтувати виштовхувальною силою, що діє на тіло і на важки з боку повітря, то маса важків дорівнюватиме масі тіла: m1
= m. Потім зануримо тіло у дистильовану воду, густина якої ρ0
, і знову зрівноважимо терези. Це зважування дасть вагу тіла у воді P2
(див. рис.2):
 (2)
З іншого боку P2
=m2
g, де m2
- маса важків при зважуванні, а FA
=ρ0
Vg, де V - об’єм тіла. Отже:
 (3)
Оскільки: (4)
то: 
Після перетворень одержимо:
 (5)
Метод гідростатичного зважування дозволяє визначити і густину рідини. Для цього потрібно виконати ще одне зважування - в досліджуваній рідині. Це зважування дає:
 (6)
де:  
Після підстановки матимемо:
або:   (7)
В (7) підставимо вираз для об’єму тіла (4):
 (8)
В (8) підставимо вираз (5) для ρТ
:
Одержимо:  (9)
Хід роботи.
1. На гідростатичних терезах зважте тіло в повітрі та у дистильованій воді. Маси важків m1
та m2
запишіть в таблицю 1. Оскільки в (5) та (9) маса входить у вигляді відношення, то в таблицю значення маси можна записувати у грамах. Зважування слід виконати два - три рази.
2. Зважте тіло в досліджуваній рідині. Перед опусканням тіла в рідину видаліть з нього краплини води. Масу важків m3
теж запишіть в таблицю. Повторіть зважування.
3. За формулами (5) та (9) визначте густину тіла та досліджуваної рідини. .
4. Обчисліть похибку вимірювання.
Для ρТ
:  (10)
Для ρр
:  (11)
 не перевищує  , або 0.3%;  m1
, m2
і m3
визначаються половиною маси найменшого важка, використаного під час зважування. Якщо якийсь із доданків в (10) чи в (11) значно менший від інших, то його можна не враховувати під час обчислень.
Табл..1
| № |
m1
, г |
m2
, г |
m3
, г |
 ρт
, |
Eт
, % |
ρр
,
|
Eр
, % |
| 1 |
| 2 |
| 3 |
| Сер. |
Контрольні запитання.
1. Що називають густиною речовини? В яких одиницях вона вимірюється?
2. Сформулюйте і поясніть закон Архімеда для рідин і газів.
3. Чи потрібно вносити поправку на виштовхувальну силу при зважуванні тіла в повітрі? В якому випадку маса важків буде точно дорівнювати масі тіла?
|
