Лабораторная работа № 2 Определение объема и плотности твердого тела

Оборудование: штангенциркуль, микрометр, мензурка, технические весы, электрические весы, набор исследуемых тел.

Цель: освоить методы определения объемов тел правильной и неправильной формы; закрепить навыки работы с простейшими измерительными приборами.

Определение плотности вещества

В ряде случаев перед экспериментатором ставится задача определить плотность вещества.

Плотностью называется масса, заключенная в единице объема, поэтому определение плотности d сводиться к определению массы и объема V, т.е.

(1)

Наиболее просто определить плотность твердого тела правильной формы. Масса тела определяется путем его взвешивания; объем тела определяется по соответствующей формуле, исходя из линейных размеров тела, измеренных в зависимости от заданной точности штангенциркулем, микрометром или другим прибором. Если тело ограничено сложной поверхностью, объем его можно определить с помощью мерного стакана (мензурки). Недостатком этого метода является большая погрешность, возникающая в результате применения нескольких измерительных приборов. Кроме того, данный метод применим не для всех случаев.

Задания:

1. Определить объемы тел правильной и неправильной формы.

2. Определить массы тел.

3. Подсчитать плотности тел.

4. Определить погрешности объемов и плотностей.

5. Оформить письменный отчет.

Порядок выполнения работы:

1. Заранее приготовить форму письменного отчета.

2. Взвесить тела на технических весах.

2. Определить линейные размеры тела правильной формы.

3. Рассчитать объем тела правильной формы по средним значениям высоты и диаметра.

4.Рассчитать плотность тела правильной формы и сравнить ее с табличным значением.

5. Определить цену деления мензурки.

5. Определить мензуркой объем тела неправильной формы.

6. Рассчитать плотность тела неправильной формы и сравнить ее с табличным значением.

9. Вывести формулы расчета абсолютных и относительных погрешностей объемов и плотностей тел.

10. Рассчитать абсолютные и относительные погрешности объема и плотности цилиндра и тела неправильной формы. При расчетах погрешностей диаметра и массы использовать формулу Питерса и коэффициент Стьюдента.

11. Оформить письменный отчет. Образец отчета дан ниже.

Примечание: Все измерения повторить 3-5 раз. Результаты измерений и расчетов заносить в таблицы по мере их определения.

Форма отчета Лабораторная работа № 2

Тема: Определение плотности твердых тел.

Приборы и принадлежности: штангенциркуль, мензурка, весы, твердое тело тела правильной формы (цилиндр), твердое тело неправильной формы.

Цель работы: научиться пользоваться весами, закрепить навыки работы со штангенциркулем.

1. Определение плотности цилиндра

d _ц

Обозначения:

h-высота цилиндра

d-диаметр цилиндра

h

Расчетные формулы:

Плотность вычисляется по формуле: .

где - объем цилиндра. В формулы расчета входят средние величины диаметра цилиндра и высоты, которые определяются по формулам:

;

Абсолютные погрешности прямых измерений диаметра цилиндра, его высоты и массы определяются по формулам:

; ; .

Вывод формулы погрешностей плотности:

Логарифмируем выражение , получаем:

ln ρ = ln m - ln V_ц

Дифференцируем получаем:

d(ln ρ)= ,,

меняя “d” на “ “ и знак “-” на “+”, получаем формулы погрешностей:

 )100% ;  ρ =( ) ρ.

Вывод формул погрешностей объема:

,

отсюда относительная погрешность будет равна:

,

.

Результаты измерений и вычислений заносим в таблицы:

Таблица 1

N	h, см	dц, см	m, г	V, см3	ρ,
1
2
3
4
5
Среднее Знач.

Таблица 2

N	h,см	dц,см	m,г	V,см3	v,%	ρ,	ρ,
1
2
3
4
5
Ср. знач.

Сравниваем полученный результат с табличными данными (см.Приложения табл.4).