Измерение длины, объема, и плотности твердых тел с помощью различных инструментов

Лабораторная работа

Измерение длины, объема, и плотности твердых тел с помощью различных инструментов

Цель работы: Вычисление плотности тела.

Оборудование:

1.Штангенциркуль

2.Одночашечные весы с несъемным скользящим равновесом

3.Мерный стакан 100 мл

4.Переливной стакан 400 мл

5.Металлический параллелепипед

6.Нить

Расчётные формулы:

1)V=a*b*c - формула вычисления объёма тела по геометрическим размерам.

2) - формула вычисления плотности тела.

3) - формула вычисления объёма тела через массу вытесненной жидкости.

4)Fa== - сила Архимеда действующая на тело полностью погружённое в жидкость =>

- формула вычисления объёма тела гидростатическим взвешиванием.

) - формула вычисления объёма тела гидростатическим взвешиванием с учётом массы крепления.

)= - вычисление массы тела с учётом массы крепления.

)= - формула вычисления плотности гидростатическим взвешиванием с учётом массы крепления.

- масса вытесненной жидкости.

- результат взвешивания тела в воздухе.

- результат взвешивания тела в жидкости.

- результат взвешивания тела с крепежом в воздухе.

- результат взвешивания тела с крепежом в жидкости.

- результат взвешивания крепежа в воздухе.

- результат взвешивания крепежа в жидкости.

- плотность тела.

Vт-объём тела.

Mт - масса тела.

=1 - плотность жидкости.

a - высота тела.

b - длинна тела.- ширина тела.

Формулы расчёта погрешностей:

·X= - среднее значение.

· - среднеквадратичное значение (погрешность при зависимости X от 1 величины)

· - погрешность при зависимости X от нескольких независимых величин u, v, w и т.д.

Порядок проведения работы:

Часть 1: Измерить геометрические размеры тела с помощью штангенциркуля, и вычислить объём тела по формуле 1). С помощью весов измерить массу тела, Вычислить плотность тела по формуле 2).

Часть 2: С помощью переливного стакана, мерного стакана и весов: измерить массу мерного стакана без жидкости, с жидкостью вытесненной из переливного стакана. Вычислить объём тела по формуле 3). Используя значения массы тела полученные в первой части вычислить плотность по формуле 2).

Часть 3: Определить объём тела методом гидростатического взвешивания, метод основан на использовании закона Архимеда: с помощью весов измерить массу тела с креплением в воздухе и в жидкости, измерить массу крепления в воздухе и в жидкости, вычислить объём тела по формуле 5). Вычислить плотность тела по формуле 7).

Измерения в опытах следует провести не менее 4 раз.

Обработка и представление результатов измерений и вычислений:

Часть 1:

Геометрические размеры тела

№a, смb, смс, см1244224432444244

Объём тела

№1234V, 32323232

0,005 см=32

0,005 см

0,005 см

0,098

Результат взвешивания тела в воздухе

№1234Mx, г249,2249,25249,3249,2

M1=249,2375 г.

0,0479 г.

= 7,7887

0,0239

т1= ± =7,7887 0,0239

Часть 2:

Масса мерного стакана

№1234M, г30,630,5930,6230,62

Масса мерного стакана с жидкостью

№1234M, г62,3562,362,362,36

Масса вытесненной жидкости:

№1234, г31,7531,7131,6831,74

M2 = M1=249,2375 г.

0,0479 г.

Объём вытесненной жидкости

№1234V, 31,7531,7131,6831,74

V2=31,72

= 0,032

= 7,8574

0,0081

т2= ± =7,8574 ± 0,0081

Часть 3

Результат взвешивания тела в воздухе с креплением

№1234, г249,36249,4249,45249,35

Результат взвешивания тела в жидкости с креплением

№1234, г217,44217,63217,53217,51

Результат взвешивания крепежа в воздухе

№1234, г0,150,140,150,14

Результат взвешивания крепежа в жидкости

№1234, г0,030,040,040,04

Объём тела

№1234Vт3, 31,831,6731,8131,74

Масса тела

№1234M3, г249,21249,26249,3249,213=31,755

0,0646

M3 = 249,245 г.

0,0436 г.

= 7,8490

0,0160

т3 = 7,8490 ± 0,0160

Вывод: По результатам 3 различных опытов была определена плотность металлического параллелепипеда.

В первом она составила: т1=7,7887 0,0239 ;

Во втором: т2=7,8574 ± 0,0081 ;

В третьем: т3 = 7,8490 ± 0,0160 ;

Среднее значение плотности ~ 7,85 соответствует плотности стали.

Наименьшая погрешность ± 0,0081 была получена во втором опыте, а наибольшая в первом 0,0239

В первом опыте погрешность возникла из-за неточности штангенциркуля и нескольких измерений массы тела с помощью весов.

Во втором опыте погрешность возникла из-за сил поверхностного натяжения, которые вызывали на поверхности жидкости образование мениска и образование капель при переливании жидкости (при увеличении размеров тела погрешность вызываемая поверхностным натяжением воды будет уменьшаться).

В третьем опыте главным источником погрешностей были многократные взвешивание тела в воздухе и в воде (погрешность можно уменьшить увеличив количество измерений).