Класична механіка . Лабораторний практикум . .

Р 139 озділ третій лабораторний практикум

Лабораторна робота № 1

Визначення густини твердих тіл

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

Прилади та матеріали: Тверді тіла правильної та неправильної геометричної форми, терези, штангенциркуль, мензурка.

1.1. Короткі теоретичні відомості

Густина однорідного тіла (ρ) – фізична величина, яка дорівнює відношенню маси тіла m до його об`єму V:

, (1.1)

Одиниця вимірювання: [ρ] = кгм^-3

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

, (1.2)

1.2. Опис лабораторної установки

1. Технічні терези та правила користування ними описані в інструкції, яка є в лабораторії.

2 . Лінійний розмір тіла в міліметрах, який вимірюється штангенциркулем, визначається за формулою:

L = L₁ + cn, (1.3)

де L₁ – число міліметрів, відлічене за основною шкалою, с – ціна поділки шкали ноніуса (с=0,1 мм), n – число поділок шкали ноніуса, відлічене зліва від його початку до першої поділки, яка найточніше співпадає з поділкою основної шкали.

У

140

даній роботі застосовується металічна циліндрична мензурка (1)), яка має міліметрову шкалу (2) на зовнішній поверхні циліндра і прозору вертикальну трубку (3), яка разом з циліндром утворює сполучені посудини (див. рис. 1.1). Мензурка заповнюється дистильованою водою приблизно до середини її висоти.

При зануренні тіла неправильної форми у воду рівень води як у мензурці, так і в трубці буде підніматися на висоту h, яка вимірюється спостерігачем за шкалою (2). Вимірявши штангенциркулем внутрішній діаметр мензурки D, знайдемо об`єм води, витісненої тілом. Це і буде об`єм тіла неправильної форми:

(1.4)

1.3 Порядок виконання роботи

а). Тіло правильної геометричної форми.

1. Визначте масу тіла за допомогою терезів.

2. Виміряйте штангенциркулем необхідні геометричні розміри тіла і обчисліть його об’єм за однією з формул (1.2).

3. За формулою (1.1) обчисліть густину речовини тіла.

Всі дії, що описані в пунктах 1-3, повторити 5 разів, щоразу заносячи одержані результати до таблиці 1.1, яка побудована на прикладі кулі.

Таблиця 1.1.

Куля

№	mі, кг	Dі, м	Vі, м3	і, кг/м3	│ср - i│, кг/м3	(ср -і)2, кг2/м6
1
2
3
4
5

Увага! Для інших тіл змінюйте відповідні колонки їх геометричних розмірів у даній таблиці.

б

141

). Тіло неправильної форми.

1. Перевірте, чи є вода в мензурці, якщо немає, сповістіть про це викладача.

2. Штангенциркулем заміряйте внутрішній діаметр мензурки.

3. Визначить масу досліджуваного тіла за допомогою технічних терезів.

4. За шкалою визначить рівень води в трубці.

5. Візьміть в руку нитку, прив`язану до тіла, і опустіть тіло на дно мензурки.

6. За шкалою визначить висоту підняття рівня води h_i в трубці.

7. Обчисліть об`єм води, витісненої тілом, за формулою 1.4, який і буде дорівнювати об`єму тіла.

Усі операції, перечисленні в пунктах 4 – 10, повторіть 5 разів, щоразу записуючи одержані результати до таблиці 1.2.

8. Обчисліть середнє значення густини тіла для пунктів а) і б):

= = ,

де n – кількість вимірів.

Таблиця 1.2.

Тіло неправильної форми

№	mi, кг	si, м2	hi, м	Vі, м3	і, кг/м3	│ср -і│, кг/м3	(ср-і)2, кг2/м6
1
2
3
4
5

9

142

. Обчисліть середнє квадратичне відхилення для випадків а) і б) за наступними формулами:

= =

10. Обчисліть довірчий інтервал для випадків а) і б):

∆ρ = t(n,α) ∆S = ∆ρ = t(n,α) ∆S =

де t(n,α) – коефіцієнт Ст’юдента, який візьміть із таблиці, що є в лабораторії.

11. Запишіть остаточний результат для випадків а) і б) у такому вигляді:

= =

12. Обчисліть відносну похибку обчислень для випадків а) і б):

= =

13. Зробіть висновок.

Л

143

абораторна робота № 2