Порядок виконання роботи

1. Зважити тіло на технічних терезах з точністю до 0,1г.

2. Визначити геометричні розміри за допомогою лінійки, шнгенциркуля або мікрометра.

3. Вимірювання лінійних розмірів потрібно провести 5 разів, вказавши точність вимірювання, і обчислити відносну похибку.

4. Обчислити за відповідною формулою об'єм тіла. Привести розрахункову формулу для визначення відносної похибки та абсолютної похибки.

5. Обчислити густину тіла. Привести розрахункову формулу для визначення відносної похибки та абсолютної похибки.

6. Записати результати і вказати абсолютну похибку та одиниці виміру.

Контрольні запитання

1. Дати означення маси та густини речовини.

2. Які з виконаних вимірювань дають найбільшу похибку при визначенні густини тіла правильної геометричної форми

3. Яка будова та правила користування штангенциркулями та мікрометричними інструментами?

4. Як сконструювати ноніус для підвищення точності вимірювання в n разів?

Список літератури

1. Загальна фізика: Лабораторний практикум / За заг. ред. І.Т.Горбачука. - К., 1992.

2. Фізичний практикум /За ред. В.П.Дущенка. - К., 1981. - Ч.1.

Лабораторна робота N 2

Визначення густини твердих тіл довільної форми методом гідростатичного зважування

Мета роботи: вивчити методику визначення густини твердих тіл методом гідростатичного зважування; визначити густину твердих тіл довільної геометричної форми.

Прилади та матеріали: терези, набори гир та важків, досліджувані тіла, підставка, стакан, вода.

Теоретичні відомості

Густина речовини - це фізична величина, що визначається масою речовини в одиниці об'єму. Якщо тіло є однорідним, тобто властивості його в усіх точках є однаковими, то густина може бути визначена, як відношення маси речовини до її об'єму. У системі СІ маса тіла визначається в кг, об'єм -у  .

В основу методу визначення густини твердих тіл методом гідростатичного зважування покладений закон Архімеда: на занурене у рідину чи газ тіло діє виштовхуюча сила, спрямована вгору і рівна вазі рідини чи газу в об'ємі цього тіла.

Вага тіла - це сила, з якою тіло внаслідок притягання до Землі діє на горизонтальну опору або вертикальний підвіс. Внаслідок дії виштовхуючої сили вага тіла залежить від густини середовища, куди занурене тіло.

Цей метод визначення густини твердих тіл складається з двох зважувань: у повітрі та у воді.

Методика виконання роботи

При зважуванні тіла у повітрі у момент рівноваги рівно­плечих терезів вага тіла у повітрі менша ваги цього тіла у вакуумі на величину ваги повітря Р в об'ємі тіла. Нехай вага тіла у вакуумі , тоді вага тіла у повітрі . Міркуючи аналогічним чином, знайдемо, що вага гир та важків у повітрі , де - вага гир та важків у вакуумі, - вага повітря в об'ємі гир та важків. При рівновазі

= (1)

Записавши у (1) кожну вагу череа густину та об'єм, одержимо:

(2)

де та - відповідно густина твердого тіла, гир та повітря, та – відповідно об'єм твердого тіла та гир, g - прискорення вільного падіння.

Винесемо у (2) за дужки у лівій частині , а в правій частині Замінивши на та скоротивши на g , одержимо:

(3)

- маса гир, які зрівноважують тіло у повітрі.

У випадку рівноваги при зважуванні у воді матиме місце рівність, аналогічна рівності (3)

(4)

де - густина води, a - маса гир, які зрівноважують тіло при його зануренні у воду. Розділивши (3) на (4), одержимо:

(5)

Звідси визначається густина твердого тіла:

(6)

Слід відзначити, що при вимірюваннях тіло зважується разом з ниткою, на якій воно підвішується. При проведенні точних досліджень це можна врахувати, якщо при розрахунках від маси тіла з ниткою у чисельнику формули (6) відняти масу нитки .