Работы ЛЮБОЙ сложности по ФИЗИКЕ, для заказа -- контакты в шапке сайта.
Лабораторная работа № 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА
Цель работы: ознакомиться с устройством, принципом действия штангенциркуля, микрометра и технических весов; определить с их помощью плотность твёрдого тела правильной геометрической формы.
Оборудование: весы технические, набор гирь, штанген-циркуль, микрометр, твёрдое тело правильной геометрической формы.
Основные теоретические сведения
Плотность ρ тела в данной точке равна пределу отношения массы элемента тела Δm, выбранного в окрестности данной точки, к его объему ΔV при неограниченном уменьшении :
Физический смысл: плотность показывает, чему равна масса вещества в единице объёма.
Единица измерения плотности тела в СИ: кг/м3 (килограмм на метр кубический).
Обоснование метода
Для определения плотности твёрдого тела воспользуемся формулой:
где m – масса тела измеряется непосредственно весами.
V – объёма тела правильной геометрической формы.
Например, для цилиндра объем легко рассчитать по формулам:
где π=3.14 – математическая постоянная;
R – радиус основания;
h – высота цилиндра.
Так, как удобнее измерить диаметр основания D:
Откуда выражение для плотности:
Таким образом, измерив массу, диаметр основания и высоту цилиндра, определим его плотность.
Порядок выполнения работы
1. Для измеряемого тела из определения плотности и формулы для объёма получили расчётную формулу.
2. В соответствии с ней составили таблицу для записи результатов измерений:
3. Провели три измерения линейных величин и массы тела.
Обработка результатов измерений
1. Для каждой измеряемой величины вычислили среднее значение:
, кг
, м
, м
и абсолютную погрешность (смотрите расчёт погрешностей при прямых измерениях):
, кг – определяем согласно II-му классу точности лабораторных весов и массы взвешиваемого образца (2 – 20 грамм).
, м;
, м.
2. По расчётной формуле
, кг/м3
определили плотность образца и её среднее значение:
, кг/м3.
3. Для каждого опыта рассчитали относительную погрешность косвенного измерения плотности по формуле:
, кг/м3
и, на её основе, абсолютную погрешность:
, кг/м3
Откуда,
, кг/м3
4. Результат запишем в виде:
, кг/м3.
5. По справочнику (прил. 1) находим, что полученное значение плотности исследуемого тела соответствует либо тяжёлым породам дерева, либо пластмассе.
6. Вывод о проделанной работе:
В результате проведения эксперимента по определению плотности цилиндра из неизвестного материала были получены навыки пользования измерительными инструментами:
- весами;
- штанген-циркулем;
- микрометром.
Получено понятие о классе точности измерительного прибора.
Приобретены навыки расчёта абсолютных и относительных погрешностей прямых и косвенных измерений.
Погрешности прямых измерений, в значительной мере, зависят от класса точности измерительного прибора.
Погрешность косвенных измерений плотности определяется погрешностями прямых измерений параметров исследуемого тела.
Наибольший вклад в относительную погрешность определения плотности даёт погрешность определения диаметра цилиндра.
К сожалению, итоговый разброс значений плотности не позволяет точно определить материал, из которого изготовлен образец, но позволяет сделать вывод о принадлежности к той или иной группе материалов.