Лабораторная работа: Измерение длины, объема, и плотности твердых тел с помощью различных инструментов
Цель работы: Вычисление плотности тела.
Дата добавления на сайт: 04 марта 2025
Лабораторная работа
Измерение длины, объема, и плотности твердых тел с помощью различных инструментов
Цель работы: Вычисление плотности тела.
Оборудование:
1.Штангенциркуль
2.Одночашечные весы с несъемным скользящим равновесом
3.Мерный стакан 100 мл
4.Переливной стакан 400 мл
5.Металлический параллелепипед
6.Нить
Расчётные формулы:
1)V=a*b*c - формула вычисления объёма тела по геометрическим размерам.
2) - формула вычисления плотности тела.
3) - формула вычисления объёма тела через массу вытесненной жидкости.
4)Fa== - сила Архимеда действующая на тело полностью погружённое в жидкость =>
- формула вычисления объёма тела гидростатическим взвешиванием.
) - формула вычисления объёма тела гидростатическим взвешиванием с учётом массы крепления.
)= - вычисление массы тела с учётом массы крепления.
)= - формула вычисления плотности гидростатическим взвешиванием с учётом массы крепления.
- масса вытесненной жидкости.
- результат взвешивания тела в воздухе.
- результат взвешивания тела в жидкости.
- результат взвешивания тела с крепежом в воздухе.
- результат взвешивания тела с крепежом в жидкости.
- результат взвешивания крепежа в воздухе.
- результат взвешивания крепежа в жидкости.
- плотность тела.
Vт-объём тела.
Mт - масса тела.
=1 - плотность жидкости.
a - высота тела.
b - длинна тела.- ширина тела.
Формулы расчёта погрешностей:
·X= - среднее значение.
· - среднеквадратичное значение (погрешность при зависимости X от 1 величины)
· - погрешность при зависимости X от нескольких независимых величин u, v, w и т.д.
Порядок проведения работы:
Часть 1: Измерить геометрические размеры тела с помощью штангенциркуля, и вычислить объём тела по формуле 1). С помощью весов измерить массу тела, Вычислить плотность тела по формуле 2).
Часть 2: С помощью переливного стакана, мерного стакана и весов: измерить массу мерного стакана без жидкости, с жидкостью вытесненной из переливного стакана. Вычислить объём тела по формуле 3). Используя значения массы тела полученные в первой части вычислить плотность по формуле 2).
Часть 3: Определить объём тела методом гидростатического взвешивания, метод основан на использовании закона Архимеда: с помощью весов измерить массу тела с креплением в воздухе и в жидкости, измерить массу крепления в воздухе и в жидкости, вычислить объём тела по формуле 5). Вычислить плотность тела по формуле 7).
Измерения в опытах следует провести не менее 4 раз.
Обработка и представление результатов измерений и вычислений:
Часть 1:
Геометрические размеры тела
| № | a, см | b, см | с, см |
| 1 | 2 | 4 | 4 |
| 2 | 2 | 4 | 4 |
| 3 | 2 | 4 | 4 |
| 4 | 2 | 4 | 4 |
Объём тела
| № | 1 | 2 | 3 | 4 |
| V, | 32 | 32 | 32 | 32 |
0,005 см=32
0,005 см
0,005 см
0,098
Результат взвешивания тела в воздухе
| № | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Mx, г | 249,2 | 249,25 | 249,3 | 249,2 |
M1=249,2375 г.
0,0479 г.
= 7,7887
0,0239
т1= ± =7,7887 0,0239
Часть 2:
Масса мерного стакана
| № | 1 | 2 | 3 | 4 |
| M, г | 30,6 | 30,59 | 30,62 | 30,62 |
Масса мерного стакана с жидкостью
| № | 1 | 2 | 3 | 4 |
| M, г | 62,35 | 62,3 | 62,3 | 62,36 |
Масса вытесненной жидкости:
| № | 1 | 2 | 3 | 4 |
| , г | 31,75 | 31,71 | 31,68 | 31,74 |
M2 = M1=249,2375 г.
0,0479 г.
Объём вытесненной жидкости
| № | 1 | 2 | 3 | 4 |
| V, | 31,75 | 31,71 | 31,68 | 31,74 |
V2=31,72
= 0,032
= 7,8574
0,0081
т2= ± =7,8574 ± 0,0081
Часть 3
Результат взвешивания тела в воздухе с креплением
| № | 1 | 2 | 3 | 4 |
| , г | 249,36 | 249,4 | 249,45 | 249,35 |
Результат взвешивания тела в жидкости с креплением
| № | 1 | 2 | 3 | 4 |
| , г | 217,44 | 217,63 | 217,53 | 217,51 |
Результат взвешивания крепежа в воздухе
| № | 1 | 2 | 3 | 4 |
| , г | 0,15 | 0,14 | 0,15 | 0,14 |
Результат взвешивания крепежа в жидкости
| № | 1 | 2 | 3 | 4 |
| , г | 0,03 | 0,04 | 0,04 | 0,04 |
Объём тела
| № | 1 | 2 | 3 | 4 |
| Vт3, | 31,8 | 31,67 | 31,81 | 31,74 |
Масса тела
| № | 1 | 2 | 3 | 4 |
| M3, г | 249,21 | 249,26 | 249,3 | 249,21 |
0,0646
M3 = 249,245 г.
0,0436 г.
= 7,8490
0,0160
т3 = 7,8490 ± 0,0160
Вывод: По результатам 3 различных опытов была определена плотность металлического параллелепипеда.
В первом она составила: т1=7,7887 0,0239 ;
Во втором: т2=7,8574 ± 0,0081 ;
В третьем: т3 = 7,8490 ± 0,0160 ;
Среднее значение плотности ~ 7,85 соответствует плотности стали.
Наименьшая погрешность ± 0,0081 была получена во втором опыте, а наибольшая в первом 0,0239
В первом опыте погрешность возникла из-за неточности штангенциркуля и нескольких измерений массы тела с помощью весов.
Во втором опыте погрешность возникла из-за сил поверхностного натяжения, которые вызывали на поверхности жидкости образование мениска и образование капель при переливании жидкости (при увеличении размеров тела погрешность вызываемая поверхностным натяжением воды будет уменьшаться).
В третьем опыте главным источником погрешностей были многократные взвешивание тела в воздухе и в воде (погрешность можно уменьшить увеличив количество измерений).