Министерство топлива и энергетики Украины
Севастопольский национальный университет ядерной энергии и промышленности
УТВЕРЖДАЮ:
Заведующий кафедрой ПФиНФ
И.И. Марончук
____________________________
«___» __________ 2011 г.
Кафедра прикладной физики и нанофизики
Определение плотности твердого тела.
Руководство к лабораторной работе по общей физике для студентов всех специальностей
Разработчики:
Доцент кафедры ПФиНФ А.Г. Рипп
__________________ « _____» ___________2011 г.
Преподаватель кафедры ПФиНФ П.В. Потапков
__________________ « _____» ___________2011 г.
Севастополь
2011
Цель работы
Работы лабораторного практикума по физике делятся на три типа: исследовательские, измерительные и комплексные. Предлагаемая работа – измерительная. Она в практикуме – первая и выполняет роль введения. Поэтому её назначение – не столько изучение физики, сколько освоение типичных приёмов техники проведения экспериментов: проведение прямых и косвенных измерений, оценка погрешностей измерений, оформление отчёта о проведённом эксперименте.
Более конкретно, у данной лабораторной работы две цели.
Измерить плотность предложенного твёрдого тела (изделия).
Оценить случайную, приборную и полную погрешности измерения плотности.
Краткая теория
Понятие плотности вещества
Плотность
вещества – это физическая величина,
численно равная массе вещества,
содержащейся в единице объёма этого
вещества. Обозначается она обычно буквой
. Единица
измерения плотности в СИ – 
.
Более строгое определение плотности такое. Выделим малый элемент объёма вещества V. Так как объём мал, то мала и масса вещества, содержащегося в этом объёме. Обозначим её m. Тогда плотность вещества – это предел отношения m к V при устремлении V к нулю.
. (1.1)
Устремление к нулю объёма V означает, что плотность – это физическая величина, определённая в каждой точке пространства. Такие величины называются локальными или дифференциальными. Другие примеры локальных величин: температура и давление. В противоположность локальным величинам существуют глобальные или интегральные величины. Эти величины определены не для отдельных точек пространства, а для объектов, обладающих не равным нулю объёмом. Пример глобальной физической величины – это масса вещества. В каждой точке пространства масса вещества равна нулю, но для заданного объекта или для заданной области пространства объёмом V массу можно определить, сложив массы m, содержащиеся во всех элементарных объёмах V, входящих в V, то есть вычислив интеграл:
. (1.2)
Замечание. Материальная точка – по определению, объект, объём которого равен нулю, но масса не равна нулю. Однако надо понимать, что материальных точек в природе не существует, это – всего лишь удобная физическая модель, поэтому не удивительно, что некоторые её свойства – парадоксальны. Например, применение к материальной точке формулы (1.1) приводит к тому, что плотность вещества, из которого состоит материальная точка, равна бесконечности.
Если локальная величина во всех точках некоторого объекта имеет одно и то же значение, то она становится характеристикой объекта как целого, то есть становится фактически тоже глобальной величиной. Это характерно для так называемых однородных объектов. Однородным называют объект, свойства которого в каждой его области (в том числе, и в каждой его точке) одинаковы. Однородный объект – это идеализация, модель. Любой реальный объект хоть немного, но неоднороден. Однако модели для того и существуют, чтобы упростить описание реальных объектов окружающего мира. В данной работе как раз и предлагается считать измеряемый объект (в дальнейшем он называется изделием) однородным.