ОПИСАНИЕ МЕТОДА ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ВЗВЕШИВАНИЯ

Любое тело, погруженное в жидкость, уменьшает свой вес Р₀ на величину силы Архимеда F_A (рис.1):

F_A

Р = Р₀ – F_A.

Рис.1

Поэтому, последовательно взвесив тело в воздухе и погруженное в жидкость с плотностью r_ж, для веса тела получаем:

В воздухе: Р₀ = r_т gV;

В жидкости с плотностью r_ж: P = (r_т - r_ж)gV

r_т - плотность тела, V – его объем, g – ускорение свободного падения.

Решая эти уравнения относительно r_т, получаем:

(2)

Образцы исследуемых тел имеют вид проволочных колец, выполненных из одного и того же материала или иных тел, объем которых вычислить затруднительно. С помощью проволочного крючка, массой которого можно пренебречь, они подвешиваются к чашке часов. В качестве жидкости используется вода, плотность которой r_ж = 10³ кг/м³.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Отрегулировать весы в соответствии с руководством к пользованию.

2.Подвесить к весам один из исследуемых образцов и определить его вес в воздухе Р₀. Записать полученный результат в таблицу.

3.Подвести снизу к исследуемому образцу стакан с жидкостью, имеющей плотность r_ж, и, поднимая стакан, погрузить образец в жидкость. Определить вес образца в жидкости Р. Полученный результат занести в таблицу.

4.Проделать эти же действия со вторым образцом, определить его вес в воздухе Р₀ и в жидкости Р и занести результат в таблицу.

5.Подвесить к весам третий образец и повторить для него действия, указанные в п.п. 2-4. Полученные данные также занести в таблицу.

6.По данным таблицы для каждого из образцов с помощью формулы (2) вычислить плотностьматериала, среднее значение плотности r_т, погрешность каждого измерения и среднее значение погрешности Dr_т.

7.Записать окончательный результат в виде:

r_т = (r_т)_ср +( Dr_т)_ср

№ п/п	Р_о, г	Р, г	r_т, кг/м³	Dr_т, кг/м³



Среднее:

ТАБЛИЦА

Dr_т, кг/м³

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСКОРЕНИЯ СВОБОДНОГО ПАДЕНИЯПРИ ПОМОЩИ ОБОРОТНОГО МАЯТНИКА

Большинство косвенных методов измерения g основано на использовании известной формулы для периода колебаний физического маятника:

(1)

Здесь J – момент инерции маятника относительно оси качания, m – его масса, l – расстояние от центра масс до точки подвеса. Измерение периода можно выполнить с большой точностью, чего обычно не удаётся сделать для величин J и l.

Достоинством рассматриваемого метода является возможность исключить эти величины из расчётной формулы.

Оборотный маятник изображён на рис.1. Здесь 1-настенный кронштейн, на котором смонтированы подушки 2 для опорных призм маятника 3 и 4, жёстко закреплённых на стержне Расстояние между призмами l_о известно. На металлическом стержне между опорными призмами неподвижно закреплена чечевица 5, а чечевица 6 может перемещаться по шкале 7 и закрепляться в нужном положении. Период колебаний маятника можно менять, передвигая эту подвижную чечевицу. Измеряют периоды колебаний маятника Т₁ и Т₂ относительно призм 3 и 4 при разных положениях чечевицы. Допустим, что удалось найти такое положение чечевицы 6, при котором

периоды колебаний маятника Т₁ и Т₂ совпадают. Тогда:

(2)

Отсюда следует:

(3)

По теореме Штейнера:

(4)

Здесь J_o – момент инерции маятника относительно оси, проходящей через его центр тяжести и параллельно оси качаний. Исключая из (3) и (4) J_o и m, получаем:

(5)

Обозначая l₁+ l₂= l_o – расстояние между призмами 3 и 4, окончательно получаем:

(6)

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Помещаем подвижную чечевицу 6 на четвёртом делении шкалы 7, определяет время t₁ 50 колебаний маятника на призме 3, затем, повернув маятник, определяем время t₂ 50 колебаний на призме 4, отклоняя маятник на небольшой угол от вертикали. Находим периоды колебаний:

Записываем данные в таблицу.

2.Перемещаем чечевицу 6 на 2 см вверх и повторяем измерения. Так поступаем 4 раза, т.е. определяем периоды колебаний маятника, когда чечевица 6 стоит на делениях 4, 6, 8, 10. Все результаты заносим в таблицу.

ТАБЛИЦА

Положения чечевицы х	t₁ c	t₂ c	T₁ c	T₂ c

ЗАДАНИЕ

1.Построить график зависимости Т₁ и Т₂ от положения чечевицы х в одной системе координат в виде двух плавных кривых.

2.По точке пересечения зависимостей Т₁(х) и Т₂(х) определить величину Т_ф.

3.Вычислить g по формуле (6).

Примечание: значение l_o даётся в лаборатории.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒