Zespół	Imię i nazwisko	Fizyka Techniczna i Modelowanie Komputerowe Gr. 2A, semestr 00/01
5	Krzysztof Klima
Nr ćw.	Temat ćwiczenia	Data	Ocena	Podpis
6	Wyznaczanie gęstości i ciężaru właściwego ciał.	1 XII 2000

1. Wprowadzenie

Średnią gęstością ciał p nazywamy stosunek ich masy m do ich objętości V.

Jednostką jest 1 kg/m³.

Średnim ciężarem właściwym g nazywamy stosunek ciężaru ciała ρ do jego objętości V:

Jednostką ciężaru właściwego jest 1 N/m³.

Masa ciała określa ilość materii zgromadzonej w nim. Jednostką masy jest 1kg. Do wyznaczania 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 P jest równy sile z jaką Ziemia przyciąga dane ciało, czyli sile ciężkości. Należy jednak pamiętać, że to tylko przybliżenie. Ruch wirowy Ziemi, jest wypadkową siły ciężkości oraz siły odśrodkowej. Ponieważ siła odśrodkowa jest największa na równiku i maleje w miarę zbliżania się ku biegunom, więc różnica między ciężarem a siła ciężkości będzie malała w miarę wzrostu szerokości geograficznej. Zatem i ciężar właściwy zdefiniowany wzorem zmienia się wraz z szerokością geograficzną i z tego powodu nie można podawać ciężaru właściwego substancji globalnie dla wszystkich miejscowości na Ziemi. Ciężar jest proporcjonalny do masy ciała i do przyspieszenia ziemskiego g:
. Jednostką ciężaru podobnie jak i siły, jest 1 N. Do pomiarów ciężarów ciał służy siłomierz.

Stosując II zasadę dynamiki Newtona oraz korzystając ze wzorów można powiązać gęstość ciała z jego ciężarem właściwym:

Dla ciał jednorodnych w każdym ich punkcie gęstość jest identyczna i charakteryzuje dany materiał. Należy zauważyć, że objętość ciał zmienia się z temperaturą. Powoduje to ścisła zależność gęstości od temperatury. Najczęściej podawane w tablicach gęstości materiałów są wyznaczone w temp. pokojowej lub w warunkach normalnych dla gazów.

W przypadku ciał niejednorodnych omawiana dotychczas gęstość średnia odbiega od gęstości lokalnej. Gęstość lokalna charakteryzuje jedynie niewielki obszar danego ciała. W tym przypadku można mówić o rozkładzie gęstości we wnętrzu ciał.

2. Wykonanie ćwiczenia

Tabela A

Ciało stałe: Aluminium
Metoda pomiarowa	Wyniki	Uwagi
Waga laboratoryjna	m1 = 27,57±0,02g m2 = 17,25±0,02g T = 22,0±0,5˚C	m1 - masa próbki m2 - masa równoważąca ciężar próbki w cieczy T - temperatura cieczy
Piknometr	m1 = 26,65±0,02g m2 = 79,70±0,02g m3 = 103,97±0,02g T = 22,0±0,5˚C	m1 - masa próbki m2 - masa piknometru z wodą m3 - masa piknometru z wodą i próbką T - temperatura cieczy

Tabela B

Ciecz: roztwór 10% NaCl
Metoda pomiarowa	Wyniki	Uwagi
Waga laboratoryjna	m1 = 27,57±0,02g m2 = 17,28±0,02g m3 =16,47±0,02g T = 22,0±0,5˚C	m1 - masa próbki m2 - masa równoważąca ciężar ciała w wodzie m3 - masa równoważąca ciężar ciała w badanej cieczy T - temperatura cieczy
Piknometr	m1 = 41,60±0,02g m2 = 71,90±0,02g m3 = 74,70±0,02g T = 22,0±0,5˚C	m1 - masa piknometru m2 - masa piknometru z wodą m3 - masa piknometru z badaną cieczą T - temperatura cieczy
Waga Mohra	A1 = 1,14±0,01g A2 = 1,22±0,01g	A1 - masa równoważąca ciężar pływaka w wodzie A2 - masa równoważąca ciężar pływaka w badanej cieczy
Naczynia połączone	h1 = 54,80±0,05 cm h2 = 51,60±0,05 cm h3 = 26,25±0,05 cm T = 22,0±0,5˚C	h1 - wysokość górnego poziomu wody h2 - wysokość górnego poziomu badanej cieczy h3 - wysokość poziomu styku wody i badanej cieczy T - temperatura cieczy
Rurki Harego	h1 = 62,10±0,05 cm h2 = 6,35±0,05 cm h3 = 58,20±0,05 cm h4 = 6,90 ±0,05 cm T = 22,0±0,5˚C	h1 - wysokość górnego poziomu wody h2 - wysokość dolnego poziomu wody h3 - wysokość górnego poziomu badanej cieczy h4 - wysokość dolnego poziomu badanej cieczy T - temperatura cieczy

Tabela C

Lp.	Metoda pomiarowa	Gęstość próbki ρ [kg/m^3]		Ciężar właściwy γ [N/m^3]
				I	II	I	II
	Waga hydrostatyczna	2665±60	1076±80	26149±590	10558±780
	Piknometr	11272±80	1089±80	110578±790	10685±780
	Waga Mohra	-	1067±21	-	10475±210
	Naczynia połączone	-	1123±100	-	11023±980
	Rurki Harego	-	1084±100	-	10637±980
Materiał próbki		Aluminium	10% NaCl	Aluminium	10% NaCl
Wartość tablicowa ρ		2700	1071,1	26487	10507,49

1. Wyznaczanie gęstości ciała stałego za pomocą wagi laboratoryjnej:

2. Wyznaczanie gęstości ciała stałego za pomocą piknometru:

3. Wyznaczanie gęstości cieczy za pomocą wagi laboratoryjnej:

4. Wyznaczanie gęstości cieczy za pomocą piknometru:

5. Wyznaczanie gęstości cieczy za pomocą wagi Mohra:

6. Wyznaczanie gęstości cieczy za pomocą naczyń połączonych:

7. Wyznaczanie gęstości cieczy za pomocą rurek Harego:

1

- 4 -

---