Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

ПРАВИЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ

Методические указания к лабораторной работе № 1 по физике для студентов всех форм обучения всех специальностей

Екатеринбург 2017

УДК 53.082.55 (075.8)

Составитель а.В.Степаненко Научный редактор доц., к.Т.Н. В.П. Левченко

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ ПРАВИЛЬНОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ: Методические указания к лабораторной работе № 1 по физике/ А.В.Степаненко. Екатеринбург, ФГАОУ ВПО УрФУ, 2017, 19 с.

Методические указания представляют собой описание лабораторной работы № 1 студенческого практикума по курсу общей физики и включают в себя описание микрометра, штангенциркуля, электронных весов и ход выполнения лабораторной работы. Приведены основные формулы для вычисления погрешности измерения.

Библиогр.: 2 назв. Рис. 6. Прил.3

Подготовлено кафедрой физики.

ã ФГАОУ ВПО УрФУ, 2017

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Определение плотности твердых тел правильной геометрической формы

1. Теоретическое введение

Плотностью тела ρ называют отношение массы dm малого объема тела к его объему dV:

.

Плотность тела зависит от его материала и термодинамического состояния. Масса всего тела равна:

Если тело однородно, то его плотность одинакова по всему объему V и определяется отношением массы всего тела к его объему:

, [ρ] = 1 кг/м³. (1)

В технике по отношению к неоднородным (например, сыпучим) веществам пользуются понятием объемной плотности. Объемная плотность равна массе единицы объема данного вещества. При расчете объемной плотности величину объема определяют, включая промежутки в рыхлых и сыпучих материалах (каменный уголь, дрова, зерно, песок и т.д.)

В данной лабораторной работе определяется плотность тела правильной геометрической формы (металлический цилиндр). Объем исследуемого тела равен:

, (2)

где S – площадь основания,

d – диаметр,

h – высота цилиндра.

Подставляя формулу (2) в (1) , получим расчетное выражение для экспериментального определения плотности металлического цилиндра:

. (3)

2. Описание экспериментальных приборов

В данной лабораторной работе для проведения измерений линейных размеров тела (диаметр d и высота цилиндра h) используют микрометр и штангенциркуль. Масса тела определяется с помощью электронных весов.

1. Микрометр

В лаборатории используются микрометры (рис.1), с помощью которых можно измерять малые линейные размеры тела (не превышающие 25 мм) с точностью до сотых миллиметра.

Ч тобы определить диаметр цилиндрического образца, цилиндр необходимо зажать между рабочими плоскостями опорной пятки 1 (см. рис.1) и подвижного упорного винта 2. Винт 2 приводится в движение вращением гильзы 3 и трещотки 4. При этом зажим измеряемого тела можно производить только с помощью трещотки 4. Фиксатором 5 застопоривают винт. Для измерений у микрометра имеются линейная 6 и круговая шкала 7. Линейная шкала состоит из двух миллиметровых шкал, при этом верхняя смещена относительно нижней на 0,5 мм. При измерении размера тела отсчитывают последнее открытое гильзой деление миллиметровых шкал (в р езультате получают линейный размер с точностью до 0,5 мм). К полученному значению надо прибавить отсчет, сделанный по шкале барабана (определяют деление барабана наиболее близкое или совпадающее с горизонтальной чертой миллиметровых шкал).

Н а рис.2 показан отсчет, при котором последнее открытое деление приходится на нижнюю миллиметровую шкалу (целые миллиметры) и соответствует 14 мм. Отсчет по шкале барабана дает 31, что соответствует значению 0,31 мм. В результате получаем итоговое значение линейного размера тела d = 14,31 мм.

На рис.3 показан другой пример отсчета, когда последнее открытое деление приходится на верхнюю миллиметровую шкалу, что дает 15,5 мм. Положение барабана на рис.3 соответствует 0,43 мм. В результате получаем размер тела d = 15,93 мм.