Текст работы

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

3=31,755
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).