Визначення питомої ваги твердого тіла зважуванням в двох середовищах.

Прилади та приладдя: гідростатичні терези з різновагами, досліджувані тіла,

склянка з водою і спиртом.

Мета роботи: засвоїти метод визначення питомої ваги тіл неправильної геометричної форми.

Коротка теорія

Питомою вагою однорідного тіла називають вагу одиниці об’єму тіла або відношення ваги тіла P до його об’єму V:

d = P / V (1)

Вагу тіла можна визначити як добуток маси тіла на прискорення вільного падіння в даному місці Землі. Масу тіла при цьому визначають зважуванням на важільних терезах.

За законом Архімеда на тіло, занурене в рідину або газ, діє виштовхувальна сила, що дорівнює вазі рідини або газу, що витіснило тіло. В роботі визначається питома вага тіла з високою порівняно з повітрям густиною, тому вага тіла в повітрі практично дорівнює його вазі в вакуумі P. Якщо зважити тіло в деякий рідині, питома вага якої d_p відома, то вага його виявиться рівною:

P_p = P – d_p V , (2)

де V - об’єм зануреного тіла. Визначаючи із (2) об’єм тіла V і підставляючи його в (1), знаходимо питому вагу тіла:

d = P d_p / ( P – P_p ) , (3)

Порядок виконання роботи:

1. Зважити тіло в повітрі, у воді і в спирті. Результати зважування та густину середовищ занести в таблицю.

2. Розрахувати питому вагу тіла за (3) для випадку води і спирту.

3. Для знайдених двох значень питомої ваги. розрахувати довірчий інтервал визначення питомої ваги для надійності 0,7.

4. Подати результати в вигляді d = < d > ± Δd .

Середовище	dp	Pi	d	< d >	Δd	Δdcp
Повітря Спирт Вода	1,29 790 1000

Дайте відповідь на запитання:

1. Як пов’язані між собою питома вага та густина?

2. Густину яких тіл можна визначити вивченим методом?

3. Як визначити за питомою вагою сплаву співвідношення двох компонентів?

Лабораторна робота №3.

Визначення швидкості та пробивної здатності кулі за допомогою обертового барабана.

Прилади та приладдя: вимірювальна установка, що складається з пневматичної рушниці, барабана на осі мотора і з тахометра, штангенциркуль, кулі, стрічка з міліметрового паперу, картонна пластина.

Мета роботи: засвоїти один з методів вивчення частинок, що рухаються.

Коротка теорія та метод вимірювання

З пневматичної рушниці роблять постріл в паперову стрічку, що натягнена на барабан. Якщо барабан нерухомий, то постріл відбувається в точках 0-0, відстань між якими по дузі кола барабана дорівнює L₀ (рис. 1).

Доки куля, що летить вздовж хорди зі швидкістю v, пролітає хорду за проміжок часу Δt :

Δt = a / v, (1)

барабан, обертаючись з кутовою швидкостю ω, повертається на кут Δφ = ωΔt . Враховуючи, що кут повороту дорівнює відношенню шляху ΔL, який точки проходять по колу барабана, до радіуса барабана R, а також приймаючи до уваги (1), знаходимо :

v = R ω a / ΔL , (2)

Довжина хорди a = 2 R sin (φ / 2 ), тому з (2) остаточно одержуємо:

v = (3)

Вимірявши величину R, ω, L₀, ΔL за (3) обчислюємо швидкість кулі, а потім розраховуємо кінетичну енергію :

W₀ = m v² / 2 , (4)

Поставимо на шляху кулі перед барабаном перепону у вигляді картонного аркушу. Тоді на пробивання аркушу буде потрачена енергія, так що швидкість кулі зменшиться і збільшиться відстань між точками прострілу ΔL. Вимірявши величину ΔL, за (2) обчислюємо нову швидкість кулі v΄, а потім роботу пробивання перепони:

A = W₀ - W΄ = = Fb, (5)

де F - середня сила опору; b - товщина картону.

Вважаючи силу опору при пробою картону сталою та вимірявши товшину картону, визначимо пробивну здатність кулі в подібному картоні до її повної зупинки, коли W΄= 0:

b₀ = W₀ b / A (6)