ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский государственный технический университет – УПИ»

Нижнетагильский технологический институт (филиал) угту–упи определение плотности твердых тел правильной формы

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

Нижний Тагил

2007

УДК 531.754(076)

Составитель: А. А. Ходырев

Научный редактор: Т.М. Гаврилова

Утверждено на заседании кафедры общей физики НТИ (ф) УГТУ – УПИ

(протокол № 4 от 15.05.2007 г.)

Определение плотности твердых тел правильной формы. Методические указания к лабораторной работе № 1 для студентов всех специальностей НТИ (ф) УГТУ – УПИ [Текст] / сост. А. А. Ходырев. – Нижний Тагил : НТИ (ф) УГТУ – УПИ, 2007. – 19 с.

В работе описан метод определения плотности твердых тел правильной формы путем определения линейных размеров тела и взвешивания. Описан порядок выполнения работы и оформления отчета.

Библиогр.: 8 назв. Рис. 6. Прил. 1.

Подготовлено кафедрой «Общая физика».

 Нижнетагильский технологический институт (филиал) ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ», 2007

Введение

В данной работе определяется плотность твердых тел. Плотностью однородного тела называется физическая величина, численно равная массе единицы его объема:

(1)

где m - масса тела,

V - объем тела.

Как видно из формулы (1), для нахождения плотности тела необходимо знать его массу и объем. Масса определяется взвешиванием на весах. Так как тела, исследуемые в работе, имеют правильную геометрическую форму, то для определения объема достаточно измерить их линейные размеры и произвести соответствующие вычисления.

Определение линейных размеров

Для определения линейных размеров существуют различные приборы. Ниже рассмотрено устройство используемых в лабораторной работе приборов: штангенциркуля и микрометра - и порядок выполнения ими измерений.

Масштабная линейка и нониус

При измерении длины масштабной линейкой можно вполне точно определить содержащееся в измеряемой длине целое число миллиметров, но доли миллиметра точно определить нельзя.

Для отсчета десятых и сотых долей миллиметров масштабную линейку снабжают дополнительным устройством, называемым нониусом. Применение нониуса основано на способности человеческого глаза точнее оценивать совпадение штрихов, нежели расстояние между несовпадающими штрихами. Нониус представляет из себя маленькую линейку, свободно передвигающуюся вдоль масштабной линейки.

Нониус разделен на некоторое число делений n с таким расчетом, чтобы его длине на масштабной линейке соответствовало число делений линейки либо на единицу меньше (n-1) для одного типа (рис. 1,a), либо на 9 единиц больше (2n-1) для другого типа нониусов (рис. 1,б).

Рис.1. Схема устройства нониусов двух типов:

1-масштабная линейка, 2- нониус

Таким образом, линейный размер одного деления нониуса оказывается несколько меньше одного (см. рис.1,а), либо двух (см. рис.1,б) делений масштабной линейки.

Разность между линейным размером одного (рис.1,а) или двух (рис.1,б) делений масштабной линейки линейным размером одного деления нониуса называется точностью нониуса или его постоянной.

Если а - линейный размер одного наименьшего деления масштабной линейки, b - линейный размер одного деления нониуса и n - число делений нониуса, то для нониуса первого типа (см. рис.1,а) имеем nb=(n-1)a, откуда его точность

(2)

для нониуса второго типа (см. рис.1,б) nb=(2n-1)a, откуда точность нониуса

(3)

Следовательно, точность нониуса численно равна отношению величины наименьшего деления масштабной линейки к числу делений нониуса.

На рис. 1,а и 1,б изображены нониусы, точность которых равна 1/10 деления масштаба. Бывают нониусы с точностью 1/5, 1/25, 1/50 и1/100 деления масштаба.

Измерение длины какого-либо тела (образца) масштабной линейкой с нониусом производится следующим образом. Масштаб прикладывается своим нулевым делением к одному краю образца (рис. 2.), а к другому подводится нулевое деление нониуса. Отсчитывают целое число делений масштабной линейки, находящееся слева от нуля нониуса (на рис. 2 - три деления). Затем смотрят, какое деление нониуса сливается в одну линию с делением масштабной линейки. Номер совпавшего деления нониуса (на рис.2 — 6-е деление) умножают на точность нониуса (1/10) и получают дробную часть длины образца (6/10). Окончательный результат измерения равен сумме найденных величин 3,6 деления. Таким образом, прежде чем пользоваться нониусом, нужно знать его точность.

Рис.2. Измерение длины образца масштабной линейкой с нониусом:

1-образец, 2- масштабная линейка, 3- нониус.