Opole, dn 09.04.2008

Laboratorium z fizyki

Temat:

Wyznaczanie gęstości cieczy za pomocą wagi hydrostatycznej. (ćw. 8)

Miczka Mateusz

Gr.8

1. Wprowadzenie

Prawo Archimedesa głosi: Na ciało zanurzone w płynie działa pionowa, skierowana ku górze siła wyporu. Wartość siły jest równa ciężarowi wypartego płynu. Siła jest przyłożona w środku ciężkości wypartego płynu.

Moment siły (moment obrotowy) -
siły
względem punktu O jest to iloczyn wektorowy promienia wodzącego
, o początku w punkcie O i końcu w punkcie przyłożenia siły oraz siły
:

Wektor momentu siły jest wektorem osiowym (pseudowektorem), zaczepiony jest w punkcie O, a jego kierunek jest prostopadły do kierunku płaszczyzny wyznaczonej przez wektor
i promień wodzący

Jedną z powszechnie stosowanych metod wyznaczenia gęstości cieczy jest metoda w której wykorzystujemy wagę hydrostatyczną Westphala. Na końcu jej krótszego ramienia znajduje się ciężarek ze wskazówką który równoważy ciężar zawieszony na drugim ramieniu. Drugie ramię jest podzielone na 10 części które są odpowiednio ponumerowane. Na końcu ramienia zamocowany jest haczyk na którym zawieszony jest pływak (szklana ampułka z rtęcią). Po zanurzeniu pływaka w cieczy, pływak jest wypierany przez ciecz. Naszym zadaniem było odpowiednie obciążenie dłuższego ramienia aby waga pozostawała w równowadze.

Do wyznaczenia gęstości cieczy posłużyliśmy się wzorem:

Gdzie m_zc- masa zastępcza konika

V- objętość konika

2. Tabela pomiarowa

Rodzaj cieczy	Nr noża	Masa konika [g]	mz [g]	mzc [g]
Gliceryna	6	21	12,6	12,6
Woda z solą	4 7	10 10	4 7	11
Woda	2 3 5	10 10 10	2 3 5	10
Denaturat	4	21	8,4	8,4

Objętość nurka: 10cm²

3. Obliczenia

1. Obliczanie masy zastępczej m_z

gdzie:

- masa zastępcza

- masa zawieszonego konika

n- numer noża

-dla gliceryny:

-dla wody z solą:

-dla wody

-dla denaturatu:

2. Obliczanie masy zastępczej całkowitej m_zc

- dla wody z solą

m_zc= 4+7=11

- dla wody

mzc= 2+3+5=10

3. Obliczanie gęstości cieczy

- dla gliceryny

- dla wody słonej

-dla wody

-dla denaturatu

4. Pomiar u(
) korzystając z prawa przenoszenia niepewności

=1,96

5. Porównanie wartości tablicowych gęstości badanych cieczy, oraz wartości zbadanych:

Substancja	Wartość tablicowa gęstości	Wartość pomierzona na zajęciach
Gliceryna	1,260	1,26
Woda morska (woda z solą)	1,01 1,03	1,1
Woda	0,99877	1
Denaturat (alkohol etylowy)	0,7901	0,84

Z tablic fizycznych odczytujemy ze gęstość wody jest bliska 1
w temperaturze od około 10⁰C do 20⁰C

6. Wnioski

Po porównaniu wyników pomiaru gęstości cieczy z ich wartościami z tablic fizycznych zauważyć można że nasze wyniki są zbliżone. Jedynie w przypadku gliceryny wynik ten jest identyczny jak w tablicach. W przypadku wody, oraz wody z solą niepewność pomiarowa spowodowana jest brakiem odważników o większej czułości, co pozwoliło by nam na większą czułość pomiaru. W przypadku alkoholu etylowego odchyłka od wartości z tablic może być spowodowana niepewnością pomiaru, tzn złym wyważeniem wagi, ponieważ wartość ta nie zawiera się przedziale niepewności wyznaczania gęstości cieczy.

Wyznaczenie dokładnej temperatury badanej wody też nie było możliwe z powodu małej dokładności wyniku, z przyczyny opisanej już w tym punkcie, aczkolwiek wynik ten znajduje się w granicy niepewności wyznaczania cieczy i możemy go uznać za poprawny. Temperatura ta to około 20⁰C

---