Krzysztof Woźniak 16.11.2012r.

L01, grupa IV

Wyznaczanie gęstości ciał za pomocą aerometru Nicholsona.

1. Wstęp

Masa, gęstość, ciężar, ciężar właściwy oraz relacje wiążące te wielkości.

Masa (m) jest rozumiana jako miara ilości materii obiektu fizycznego. Podstawową jednostką masy jest kilogram.

Gęstość (masa właściwa - ρ) to stosunek masy pewnej ilości substancji do zajmowanej przez nią objętości. W przypadku substancji jednorodnych gęstość substancji wynosi:

W przypadku substancji niejednorodnych, gęstość nie jest stała w przestrzeni i określana jest dla każdego punktu z osobna.

Ciężar (siła ciężkości - F_g, Q) to siła z jaką Ziemia (lub inne ciało niebieskie) przyciąga dane ciało, w układzie odniesienia związanym z powierzchnią ciała niebieskiego. Jeżeli masa sferycznie symetrycznej planety o promieniu r wynosi M, a masa drugiego ciała m, to wartość ciężaru ciała na powierzchni planety wnosi:

Ciężar właściwy (γ) to stosunek ciężaru ciała do jego objętości. Dany jest wzorem:

Lub

Warunki stateczności układu mechanicznego:

Stateczność to zdolność układu do powracania do warunków równowagi statycznej, w przypadku gdy został z tych warunków wytrącony.

Miarą stateczności przy rozpatrywaniu zachowania się układu w funkcji czasu może być:

- czas zanikania zakłócenia

- liczba wykonanych oscylacji w trakcie tego zanikania.

Prawo Archimedesa:

Na ciało zanurzone w płynie działa pionowa, skierowana ku górze siła wyporu. Wartość tej siły jest równa ciężarowi wypartego płynu. Siła ta jest wypadkową wszystkich sił parcia płynu na ciało.

_{Wyznaczanie gęstości ciał za pomocą areometru Nicholsona:}

Areometr Nicholsona składa się z pływaka A z przymocowanym od dołu koszyczkiem B, który to pływak jest połączony drutem z szalką D.

Układ będzie znajdował się w stanie równowagi, gdy działająca na niego siła wypadkowa będzie równa zero.

2. Pomiary

Badane ciało	Mb [g]	a [cm]	b [cm]	c[cm]	Vb[cm^3]	m1[g]	m2[g]	m3[g]	Pb[kg/m^3]	pb'[kg/m^3]	pb tabl[kg/m^3]
pleksiglas	19,4	1,5	4,215	2,5	15,80625	107,5	91,2	106,9	1227,363	1038,217	1180-1200
bakelit	22,8	1,51	4,21	2,5	15,89275	107,5	99,8	103,6	1434,616	2026,316	1340
drewno	10,8	1,49	4,22	2,47	15,53087	107,5	87,9	115,3	695,3894	715,3285	600-750
ebonit	19,8	1,5	4,185	2,47	15,50543	107,5	90,8	106,32	1276,972	1076,031	1100-1300

3. Obliczenia

(obliczeń dokonano w programie MS Excel)

4. Wnioski

- Porównując gęstość nieznanego ciała z wartością tabelaryczną można zidentyfikować materiał, z którego wykonano ciało.

- Areometrem można zmierzyć gęstość ciała o nieregularnym kształcie, bez potrzeby pomiaru jego wymiarów.

---