Wydział Inżynierii Lądowej	Dawid Zuber	Zespół: 9	23.10.2011
Grupa: gć 22	Wyznaczanie modułu Younga metodą rozciągania drutu.	Ćw. nr 6	Ocena:

1. Wprowadzenie.

Średnią gęstością ciał ρ nazywamy stosunek ich masy m do ich objętości V:

Jednostką gęstości jest 1 kg/m³.

Podobnie, średnim ciężarem właściwym
nazywamy stosunek ciężaru ciała
do jego objętości V:

Jednostką ciężarku właściwego jest 1 N/m³.

Masa ciała określa ilość materii zgromadzonej w nim. Do wyznaczenia masy
w warunkach laboratoryjnych służy waga. Za jej pomocą porównujemy masę danego przedmiotu z masą odważników, które odpowiadają określonym częściom wzorca 1 kg.

W większości przypadków przyjmuje się, że ciężar ciała
jest równy sile ciężkości. Należy jednak pamiętać, że jest to tylko przybliżenie.

2. Metody pomiaru

Wyznaczanie gęstości ciał stałych metodą hydrostatyczną

Metoda pomiaru gęstości ciał stałych za pomocą wagi hydrostatycznej opiera się na prawie Archimedesa. Można stosować ją w przypadku ciał o nieregularnych kształtach, gdyż pozwala uniknąć bezpośrednich pomiarów objętości.

Ważymy ciało dwukrotnie: raz w powietrzu, drugi raz całkowicie zanurzone w cieczy o znanej gęstości p₀, w tym przypadku w wodzie destylowanej. Masy odważników równoważących to ciało w obu przypadkach wynoszą odpowiednio m₁ i m₂. Różnica mas m₁

i m₂ odpowiada masie cieczy wypartej przez to ciało.

Zgodnie z prawem Archimedesa wartość siły wyporu działającej na ciało wyraża się wzorem:

gdzie:

V - objętość cieczy wypartej przez to ciało

₀ - gęstość cieczy

Ponieważ V jest równe objętości badanego ciała, więc otrzymujemy wzór:

Gęstość badanej próbki wyznaczamy wykorzystując tę wielkość:

Doświadczenie:

m₁ = 63,20 g

m₂ = 55,80 g (woda destylowana)

= 997,296 kg/m³

Wyznaczanie gęstości cieczy przy użyciu wagi hydrostatycznej

Aby wyznaczyć gęstość cieczy p za pomocą wagi hydrostatycznej używamy ciała (próbnika) o gęstości większej niż ciecz wzorcowa (w naszym przypadku - woda destylowana) i ciecz badana. Próbnik mierzymy w powietrzu, w cieczy wzorcowej,
a następnie w badanej cieczy. Otrzymane masy odważników równoważących go wynoszą odpowiednio: m₁, m₂ i m₃. Masa wypartej przez próbnik cieczy wzorcowej wynosi: m₁ - m₂, a masa wypartej cieczy badanej: m₁ - m₃. Gęstość badanej cieczy otrzymujemy z wzoru:

Doświadczenie:

m₁ = 63,20 g

m₂ = 55,80 g (woda destylowana)

m₃ = 56,00 g (roztwór soli 10%)

= 997,296 kg/m³

Wyznaczanie gęstości cieczy przy użyciu naczyń połączonych

Do każdego z ramion naczyń połączonych zostały wlane różne, nie mieszające się ciecze. Ciśnienie p na poziomej powierzchni przechodzącej przez punkt zetknięcia się obu cieczy jest takie samo w obu ramionach.

Jeśli znana jest gęstość jednej ze stosownych cieczy, to można wyznaczyć gęstość drugiej z równania:

Doświadczenie:

h₁ = 37,2 cm

h₂ = 40,9 cm

h₃ = 13,2 cm

= 997,296 kg/m³

3. Wnioski

Mierząc masę ciała zarówno w powietrzu, jak i całkowicie zanurzonego w cieczy mogliśmy się dopuścić błędu w obliczeniu jego masy. Błąd pomiaru tejże masy mógł wynikać z niewłaściwego odczytania wartości danego ciała czy z wadliwości sprzętu mierzącego to ciało. Otrzymane przez nas wyniki są obarczone błędem biorącym się także stąd, że nie zmierzyliśmy dokładnie temperatury odpowiednich cieczy, która w znacznym stopniu warunkuje gęstość ciała. We wszystkich przypadkach przyjęliśmy temperaturę 24*C.

Sprawozdanie opracowane na podstawie obliczeń własnych oraz podręcznika: „Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki część 1” Oleś B., Duraj M.; Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2001

---