Ćwiczenie nr M 7

Temat: Wyznaczanie gęstości ciał stałych za pomocą wagi Jolly'ego

1. Cel ćwiczenia:

• poznanie podstawowych pojęć i zasad związanych z gęstością i ciężarem właściwym ciał stałych,

• wyznaczenie gęstości badanych ciał stałych.

2. Zagadnienia do opracowania:

• Prawo Hooke'a - treść, zastosowanie,

• Prawo Archimedesa,

• gęstość bezwzględna ciał,

• inne sposoby wyznaczania gęstości i objętości ciał stałych i cieczy.

3. Przyrządy pomiarowe, opis i schematy aparatury

• waga Jollye'go: sprężyna o zwojach zwartych, guma,

• badane ciała stałe nr 7 i nr 9 - użyć sprężynę, nr 2, nr 3, nr 10 - użyć gumę,

• woda destylowana

• obciążniki.

4. Przebieg pomiarów

1. Sprawdzenie prawa Hooke'a

1. Odczytać, według ostatniego zwoju sprężyny, pozycję początkową wagi nieobciążonej -
   .

2. Wybrać obciążnik o masie
   , a następnie zawiesić go na sprężynie i odczytać położenie
   .

3. Do masy
   dołożyć obciążenie
   , zważyć oba obciążniki i odczytać położenie
   .

4. Postępując jak wyżej, określić wydłużenie
   sprężyny

5. Wyniki zapisać w tabeli 1

2. Wyznaczenie gęstości ciał stałych
   :

{Numery używanych w pomiarze ciał stałych, wytłoczone są na ich powierzchni bocznej}

ciała nr 2, 3, 10 - użyć gumy

ciała nr 7, 9 - użyć sprężyny o dł. 29, 5 cm lub 10 cm.

1. Przygotować minimum trzy różne ciała przeznaczone do badań.

2. Odczytać na przymiarze pozycję zerową wagi nieobciążonej -
   .

3. Zawiesić pierwsze ciało i odczytać położenie
   (jw.).

4. Umieścić ciało w wodzie destylowanej i odczytać zmianę wskazania
   .

5. Otrzymane wyniki zapisać w tabeli 2.

6. Powtórzyć pomiary dla wybranych ciał według punktów 2 do 5.

Uwaga:

Odczytu dokonujemy względem ostatniego zwoju sprężyny, za pomocą przyłożonej ekierki, przy braku drgań sprężyny.

3. Wyznaczenie gęstości badanych ciał stałych na podstawie ich objętości i masy

1. Zważyć, z dokładnością do 0,01g badane w punkcie B ciała stałe.

2. Za pomocą suwmiarki z dokładnością do 0,02mm, określić wymiary zważonych ciał stałych.

3. Obliczyć gęstość badanych ciał stałych, a uzyskane wartości porównać z tablicowymi.

5. Tabele pomiarowe i obliczenia

Obciążenie sprężyny powodujące wydłużenie sprężyny	Położenie ostatniego zwoju sprężyny bez obciążenia	Położenie ostatniego zwoju sprężyny z obciążeniem	Wydłużenie sprężyny	Stała sprężystości

Tabela 1. Sprawdzenie prawa Hooke'a

Ciało nr	Położenie ostatniego zwoju sprężyny
		Waga nieobciążona	Ciało w powietrzu	Ciało w wodzie

Tabela 2. Wyznaczenie gęstości ciał stałych

Obliczyć:

1. Na podstawie tabeli 1 sporządzić wykres zależności
   od
   , Dla punktów na wykresie dopasować prostą regresji. Współczynnik nachylenia prostej jest szukaną stałą sprężystości sprężyny k.

2. Wyznaczyć gęstości badanych ciał stałych
   i na podstawie danych literaturowych określić, z jakiego materiału zostały wykonane

• w powietrzu:

• ad. IV. B - w wodzie:

• ad. IV. C - na podstawie masy i objętości

6. Analiza niepewności pomiarowych

• obliczyć metodą różniczki zupełnej błąd bezwzględny i względny dowolnego pomiaru gęstości ciała stałego na podstawie punku C.

7. Wnioski i spostrzeżenia

• zapis wyników z błędem wraz z jednostkami w układzie SI,

• porównanie otrzymanych wielkości fizycznych z tablicowymi,

• dyskusja popełnionych błędów systematycznych i przypadkowych,

• propozycje poprawy dokładności pomiarów.

8. Literatura

H. Szydłowski, “Pracownia fizyczna wspomagana komputerem”, PWN, Warszawa 2003, wyd.X zmienione.

W. Wegner „Ćwiczenia laboratoryjne fizyka” Akademia Bydgoska 2001

T. Dryński, “Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki”, PWN, Warszawa 1976, wyd.5.

A.Bielski, R.Ciuryło, “Podstawy metod opracowania pomiarów”, Wydawnictwo UMK, wyd.II, Toruń 2001

MECHANIKA

3

Opracował: mgr Adam Szulc