Визначення густини твердих тіл

Мета роботи: визначити густину твердих тіл правильної та неправильної геометричної форми.

Обладнання: тверді тіла правильної (куля, циліндр, куб) та неправильної форми; штангенциркуль; мензурка, терези.

Опис лабораторної установки

В роботі використовується металева циліндрична мензурка 1 (рис. 1.1), що має міліметрову шкалу 2 на зовнішній поверхні циліндра, і прозору вертикальну трубку 3, що разом з циліндром утворює сполучені посудини. Мензурка заповнюється дистильованою водою приблизно до середини її висоти. При зануренні тіла неправильної форми у воду, рівень води в мензурці й трубці буде підніматися на висоту , що вимірюється спостерігачем за шкалою.

Короткі теоретичні відомості

Густина однорідного тіла – фізична величина, що вимірюється відношенням маси тіла до його об’єму :

(1.1)

Якщо тіло неоднорідне, то формула (1.1) визначає середню густину тіла. Об’єм досліджуваного тіла правильної геометричної форми (кулі, циліндра чи куба) визначаються відповідно за формулами:

, (1.2)

де – діаметр кулі;

, (1.3)

де – діаметр циліндра; – висота циліндра;

, (1.4)

де , , – лінійні розміри куба (його ширина, довжина та висота).

Об’єм тіла неправильної форми дорівнює об’єму витісненої ним води:

, (1.5)

де – внутрішній діаметр мензурки; – висота підняття води в мензурці.

Порядок виконання роботи

Тіло правильної геометричної форми

1. Визначте масу тіла (кулі, циліндра та куба) з допомогою терезів.

2. Виміряйте штангенциркулем необхідні геометричні розміри тіл (діаметр, довжину, ширину та висоту).

3. Обчисліть об’єми тіл (кулі, циліндра, куба) за виразами (1.2), (1.3) та (1.4).

4. За формулою (1.1) обчисліть густину речовини з якої виготовлене тіло.

5. Дії в пп. 1-4 виконайте не менше 5 разів, заносячи щоразу отримані результати до відповідної таблиці.

Таблиця 1.1 Куля

№	, кг	, м	, м^3	, кг/м^3	, кг/м^3	, кг^2/м^6
	Середнє:		Сума:

 

Таблиця 1.2 Циліндр

№	, кг	, м	, м	, м^3	, кг/м^3	, кг/м^3	, кг^2/м^6
	Середнє:		Сума:

 

Таблиця 1.3 Куб

№	, кг	, м	, м	, м	, м^3	, кг/м^3	, кг/м^3	, кг^2/м^6
	Середнє:		Сума:

Тіло неправильної форми

1. Визначте масу досліджуваного тіла з допомогою терезів.

2. Штангенциркулем виміряйте внутрішній діаметр мензурки.

3. За шкалою на мензурці зафіксуйте початковий рівень води в трубці.

4. Опустіть прив’язане до нитки досліджуване тіло на дно мензурки та визначте висоту підняття води в трубці відносно початкового рівня.

5. Виконайте пп. 2-5 неменше 5 разів (внутрішній діаметр мензурки слід вимірювати в різних її перетинах) та занесіть результати вимірювань до звітної таблиці.

6. За формулою (1.5) обчисліть об’єм води витісненої тілом.

7. За формулою (1.1) визначте густину матеріалу, з якого виготовлено тіло.

Таблиця 1.4 Тіло неправильної форми

№	, кг	, м	, м	, м^3	, кг/м^3	, кг/м^3	, кг^2/м^6
	Середнє:		Сума:

8. Для кожної з таблиць 1-4 розрахуйте середні значення густин :

, (1.6)

де ‑ кількість значень.

9. Обчисліть середньоквадратичні відхилення:

(1.7)

10. Обчисліть абсолютні похибки:

, (1.8)

де ‑ коефіцієнт Стьюдента.

11. Для кожної з таблиць 1-4 запишіть остаточний результат:

(1.9)

12. Розрахуйте відносні похибки обчислень:

(1.10)

13. Сформулюйте та запишіть висновок до роботи.

Контрольні запитання до лабораторної роботи № 1

Міжнародна система одиниць (СІ). Густина, питома вага, питомий об’єм речовини, їх одиниці вимірювання. Штангенциркуль, мікрометр, ваги: будова та робота з ними. Абсолютна та відносна похибки. Клас точності та похибка приладу.

Лабораторна робота № 2

ВИВЧЕННЯ ЗАКОНІВ КІНЕМАТИКИ І ДИНАМІКИ ПОСТУПАЛЬНОГО І ОБЕРТАЛЬНОГО РУХІВ ТВЕРДОГО ТІЛА

Мета роботи: вивчити закони кінематики і динаміки поступального та обертального рухів твердого тіла, визначити прискорення вільного падіння на Землі.

Обладнання: лабораторна установка, секундомір.

Опис лабораторної установки

Лабораторна установка (рис. 2.1) складається з блока 1 і двох тягарців 2 і 3, зв’язаних між собою нерозтяжною, невагомою ниткою 4.

Блок може обертатися навколо нерухомої горизонтальної осі , що проходить через його геометричний центр, який співпадає з центром мас блока.