PŁYWANIE CIAŁ

Wyznaczanie średniej gęstości ciał pływających w cieczy

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie gęstości ciała częściowo zanurzonego w cieczy na podstawie pomiaru głębokości zanurzenia.

2. Podstawy teoretyczne

Na każde ciało o gęstości ρ_c zanurzone częściowo w cieczy o gęstości r oddziaływają dwie siły: siła wyporu W oraz siła ciężkości G.

Siła ciężkości obliczamy w następujący sposób:

[N] (1)

gdzie:

ρ_c - gęstość ciała [kg/m³]

g - przyspieszenie ziemskie [m/s²]

V - całkowita objętość ciała [m³]

Siłę wyporu wyznacza się w sposób następujący:

[N] (2)

gdzie:

ρ - gęstość cieczy, w której pływa ciało [kg/m³]

V_z - objętość części zanurzonej ciała [m³]

Jeżeli ciało unosi się na powierzchni zachodzi następująca równość:

(3)

czyli, po przekształceniu:

(4)

Z równania (4) znając całkowitą objętość ciała V oraz objętość części zanurzonej V_z i gęstość cieczy można wyznaczyć gęstość ciała pływającego w cieczy:

[kg/m³] (5)

Objętość części zanurzonej wyznaczymy na podstawie pomierzonej głębokości zanurzenia ciała z.

3. Wykonanie ćwiczenia

Rozpatrywane ciało, którego średnią gęstość wyznaczamy, po uprzednim wykonaniu pomiarów wymiarów geometrycznych należy umieścić w naczyniu wypełnionym cieczą. Następnie po ustabilizowaniu powierzchni cieczy należy odczytać głębokość zanurzenia ciała w cieczy. Ponadto należy na bieżąco monitorować temperaturę cieczy w celu poprawnego określenia jej gęstości. Wyniki pomiarów należy umieścić w tabeli podanej poniżej:

Wymiary geometryczne badanego ciała:
Lp.	z	T	ρ	Vz	V	ρc
[-]	[m]	[^oC]	[kg/m^3]	[m^3]	[m^3]	[kg/m^3]

4. Rachunek błędów

Rachunek błędów przeprowadzić poprzez wyznaczenie maksymalnego błędu względnego metodą różniczkową.

---