Лабораторная работа № 1 определение плотности вещества

Цель работы: ознакомиться с основными приемами, используемыми при измерении линейных размеров и массы тел, определение плотности вещества.

Приборы и принадлежности: штангенциркуль, микрометр, весы, стаканы, твердые тела различной формы, дистиллированная вода, глицерин.

Плотностью называются масса единицы объема физического тела. В общем случае плотность может быть различной в различных точках и должна определяться, как производная от распределения массы по объему

В простейшем случае однородного тела плотность находится просто как отношение массы к объему тела

Следовательно, для определения плотности необходимо измерить объем и массу тела.

В случае геометрических тел правильной формы измерение объема сводится к измерению линейных размеров тела- длины, ширины и высоты.

Упражнение 1. Измерение плотности тела правильной геометрической формы

1. Ознакомиться с устройством и правилами пользования микрометром и штангенциркулем.

2. Измерить 5 раз в различных местах толщину пластинки x_i микрометром, ширину y_i и длину z_i пластинки –– штангенциркулем.

3. Определить массу пластинки m.

Результаты измерений занести в таблицы

№ п/п	уi, мм	<у>, мм	уi, мм	(уi)2	S<у>	Ру	tp, n-1	у	у, мм	у, мм
1 2 3 4 5

№ п/п	zi, мм	<z>, мм	zi, мм	(zi)2	S<z>	Рz	tp, n-1	z	z, мм	z, мм
1 2 3 4 5

№ п/п	xi, мм	<x>, мм	xi, мм	(xi)2	S<x>	Рх	tp, n-1	x	x, мм	х, мм
1 2 3 4 5

4. Найти в таблице коэффициент Стьюдента t_{р, n-1} для числа измерений (n-1) и заданной доверительной вероятности Р.

Рассчитать доверительные границы результатов прямых измерений с заданной доверительной вероятностью Р.

Вычислить по средним значениям измеренных величин плотность вещества пластинки, по справочной таблице плотностей определить материал, из которого изготовлена пластинка.

Вычислить относительную погрешность и доверительные границы. Записать окончательный результат измерений.

Упражнение 2. Определение плотности тела методом гидростатического взвешивания.

В тех случаях, когда форма тела не сводится к набору правильных геометрических тел, определение объема из линейных размеров оказывается невозможным. В этом случае используется метод гидростатического взвешивания, основанный на законе Архимеда.

Если масса разновесок при взвешивании тела в воздухе М, то условие равновесия весов с учетом закона Архимеда.

где - плотность тела, g – ускорение свободного падения

V – объем тела; _- плотность воздуха; Д – плотность материала разновесок; М – вес тела в воздухе; -плотность воздуха.

Аналогично, условие равновесия при погружении тела в воду.

где P₁ – вес тела в воде. M₁ - масса разновесок при взвешивании в воде.

Из этих соотношений следует

Полученный результат дает возможность определять не только плотность твердых тел, но и при известной плотности твердого тела плотность жидкости

Плотность воздуха при температуре t⁰C и давлении h мм ртутного столба определяется как

или при Т К и давлении П