 |
Лабораторна робота № 1.1 „Експериментальне визначення густини речовини”.
|
|
|
|
Лабораторна робота № 1. 1 „Експериментальне визначення густини речовини”.
Мета роботи : ознайомитись з прямими i посередніми вимірюваннями найбільш поширених фізичних величин (лiнiйнi розміри, об`єм, маса тіл, густина речовини), вивчити порядок обробки результатів вимірювань i обчислення похибок.
Теоретичні відомості та обґрунтування методики.
Густина речовини - це фізична величина, яка дорівнює масі речовини в одиниці об`єму тіла. Якщо маса розподілена в об`ємі рівномірно, то для обчислення густини необхідно поділити масу тіла m на його об`єм V :
(1. 1. 1)
У випадку неоднорідної речовини ця формула дає середню густину по об`єму тіла. Прикладами такого розподілу маси можуть бути злиток металу з порожниною, сплав важкого i легкого металів і т. ін. Для того, щоб одержати в таких випадках розподіл речовини в об’ємі тіла, визначають густину в малому об’ємі DV поблизу обраної точки. Для цього розглядають фізично малий об`єм Δ V, в якому розподіл речовини можна вважати приблизно однорідним, i далi, вимірюючи масу Dm у цьому об`ємі, обчислюють густину. Математично це можна записати як фізичну похідну
(1. 1. 2)
Визначену таким чином густину називають локальною.
В роботі слід експериментально визначити середню густину речовини, з якої зроблено тіло правильної геометричної форми (куля, прямий циліндр, паралелепіпед). Як це випливає з формули ( 2 ), необхідно зважити тіло i визначити його об`єм. Для тіл правильної геометричної форми об`єм можна обчислити за формулами:
куля 
циліндр 
(1. 1. 3)
|
|
|
паралелепіпед 
Зауважимо, що вимірювання маси i лінійних розмірів тіл - це прямі вимірювання, а об’єму i густини - посередні.
Порядок вимірювання та розрахунків.
1. Готуємо таблицю для запису результатів прямих вимірювань, форма якої залежить від обраного тіла.
2. Визначаємо масу тіла один раз на терезах i результат заносимо до таблиці.
3. Вимірюємо лiнiйнi розміри тіл 5 разів i результати заносимо до таблиці. Так, для прямокутного паралелепіпеда це довжина a, ширина b, висота c, для циліндра – висота H, діаметр D, для кулі – діаметр D.
4. Обчислюємо їх середні значення, середню квадратичну i відносну похибки.
5. Обчислюємо середнє значення густини речовини та середню квадратичну похибку густини. Для розглядуваних тіл формули для розрахунку середньої квадратичної похибки густини виглядають так:
у випадку прямокутного паралелепіпеда
,
у випадку циліндра
,
у випадку кулі
.
6. Записуємо остаточний результат у вигляді r = < r> ± s< r> , er = …
Слід обов’язково зазначити, що вимірювання можна проводити в будь – яких одиницях вимірювання, але при проведенні розрахунків та при записуванні остаточного результату необхідно дотримуватись одиниць вимірювання СІ (в механіці основні одиниці – кілограм (кг), метр (м), секунда (с)). Якщо можливо, в таблиці густини речовин знаходимо матеріал, з якого виготовлене тіло.
7. Робимо висновки, де вказуємо, що і як в даній роботі вимірювали, що розрахували, який одержали остаточний результат, якщо вдалося, вказуємо матеріал, з якого виготовлене тіло.
Контрольні запитання.
1. Що називають вимірюванням величини? В чому відмінність прямих вимірювань від посередніх?
2. Що таке абсолютна та відносна похибки вимірювань?
3. Які похибки мають назву промахів? Які похибки називаються систематичними, випадковими? Як розрахувати середньоквадратичну випадкову похибку? Які існують способи обчислення похибки приладу?
|
|
|
4. Як знайти середньоквадратичну похибку вимірювання деякої величини у випадку прямих та посередніх вимірювань? Як розрахувати цю величину у випадку одного вимірювання, а також тоді, коли всі вимірювання приводять до однакових значень?
5. Що таке густина речовини? Який об’єм вважають фізично малим? Як для такого випадку обчислити локальну густину?
6. Поясніть методику вимірювання густини тіл правильної геометричної форми. Які вимірювання треба провести у випадках кулі, циліндра, прямокутного паралелепіпеда? Що з цих вимірювань відноситься до прямих, а що до посередніх?
7. Які з виконаних вимірювань дають найбільшу похибку при визначенні густини тіла правильної геометричної форми?
|
|
|
