Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Stanisława Staszica w Pile Instytut Politechniczny Pracownia Matematyki, Fizyki i Chemii Laboratorium z fizyki
Ćwiczenie nr 1 Temat: WYZNACZANIE GĘSTOŚCI CIAŁ STAŁYCH METODĄ HYDROSTATYCZNĄ
Rok akademicki:2009/2010	Wykonawcy: Maciej Nowak	Data wykonania ćwiczenia: 14.03.2010r	Data oddania sprawozdania: 05.21.2010
Kierunek: MiBm
Specjalność:
Studia niestacjonarne
Nr grupy			Ocena:
UWAGI:

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zbadanie gęstości ciała metodą hydrostatyczną. W czasie ćwiczeń, została badana gęstość następujących ciał:

- mosiądz

- aluminium (glin)

- miedź

- żelazo

- pleksa

- ertalon

Zestaw pomiarowy:

• waga laboratoryjna (jako waga hydrostatyczna)

• zlewka z cieczą (woda)

• ciała o nieznanej gęstości

• cienki drut służący do podwieszenia badanego ciała na wadze

2. Zasada pomiaru

Zasada pomiaru, metodą hydrostatyczną, oparta jest na prawie Archimedesa.

Na ciało zawieszone swobodnie na drucie działa siła ciężkości równa:

Po całkowitym zanurzeniu ciała w wodzie, ciało traci pozornie na wadze tyle ile wynosi siła wyporu działająca na to ciało w cieczy. Siła wyporu w tym przypadku jest równa:

Różnica ciężaru ciała i siły wyporu daje pozorny ciężar równy

Z tego wzoru (Uwzględniając masę drutu, na którym zawieszone jest ciało) możemy wyznaczyć objętość ciała:

Po podstawieniu
do wzoru
, otrzymamy wyrażenie na gęstość bryłki metalu:

3. Przebieg pomiarów:

1. Skorygowanie ustawień wagi elektronicznej

2. Ważenie ciał na wadze (
   )

3. Wyznaczanie masy ciał zawieszonych na drucie w powietrzu
   

4. Wyznaczenie masy ciała po całkowitym zanurzeniu w zlewce z wodą -
   

5. Wyznaczenie gęstości poszczególnych ciał poprzez podstawienie do wzoru:

6. 
   

7. Wyznaczenie objętości poszczególnych ciał poprzez podstawienie do wzoru:

8. Opracowanie rachunku błędów

4. Obliczenia

Oznaczenia:

- masa ciała

- masa ciała zawieszonego na drucie

- masa ciała zanurzonego w zlewce z wodą

1. Obliczamy masę ciała w poszczególnych warunkach

ciało	masa ciała	masa ciała zawieszonego na drucie	masa ciała zanurzonego w zlewce z wodą
Miedź	49,54	49,52	43,97
Mosiądz	47,81	47,79	42,14
Aluminium	14,10	14,10	8,90
Żelazo	66,70 g	66,71 g	58,11 g
Pleksa	6,42 g	6,42 g	0,99 g
Ertalon	6,41 g	6,41 g	0,81 g

2. Obliczamy gęstość poszczególnych ciał wykorzystując wzór:

gęstość wody, przyjęta wg tablic:
= 0,998

ciało	gęstość ciała
Miedź
Mosiądz
Aluminium
Żelazo
Pleksa
Ertalon

3. Obliczamy objętość poszczególnych ciał wykorzystując wzór:

gęstość wody, przyjęta wg tablic:
= 0,998

ciało	objętość ciała
Miedź
Mosiądz
Aluminium
Żelazo
Pleksa
Ertalon

4. Obliczamy objętość poszczególnych ciał wykorzystując metodę algebraiczną

ciało	objętość ciała
Miedź
Mosiądz
Aluminium
Żelazo
Pleksa
Ertalon

5. Rachunek błędu

Analiza błędu pomiarowego gęstości:

a) Błąd pomiaru dla miedzi wynosi:

b) Błąd pomiaru dla mosiądzu wynosi:

c) Błąd pomiaru dla aluminium wynosi:

d) Błąd pomiaru dla żelaza wynosi:

żelazo dzieli się na kilka kategorii gęstości zależnych od stopu.

W naszym doświadczeniu przyjęliśmy ogólną gęstość która wynosi 7.8
.

e) Błąd pomiaru dla pleksy wynosi:

f) Błąd pomiaru dla ertalon wynosi:

Analiza błędu pomiarowego objętości:

1. Analiza błędu pomiarowego objętości dla metody hydrostatycznej:

a) Błąd pomiaru dla miedzi wynosi:

b) Błąd pomiaru dla mosiądzu wynosi:

c) Błąd pomiaru dla aluminium wynosi:

d) Błąd pomiaru dla żelaza wynosi:

e) Błąd pomiaru dla pleksy wynosi:

f) Błąd pomiaru dla ertalon wynosi:

2. Analiza błędu pomiarowego objętości dla metody analitycznej:

a) Błąd pomiaru dla miedzi wynosi:

b) Błąd pomiaru dla mosiądzu wynosi:

c) Błąd pomiaru dla aluminium wynosi:

d) Błąd pomiaru dla żelaza wynosi:

e) Błąd pomiaru dla pleksy wynosi:

f) Błąd pomiaru dla ertalon wynosi:

6. Zestawienie wyników pomiarów

Ciało	Otrzymana gęstość ciała	Gęstość ciała wg tablic
Miedź
Mosiądz		8,40-8,70
Aluminium
Żelazo
Pleksa
Ertalon

Ciało	Otrzymana objętość ciała metodą hydrostatyczną	Otrzymana objętość ciała metodą algebraiczną
Miedź
Mosiądz
Aluminium
Żelazo
Pleksa
Ertalon

7. Wnioski

• Eksperymenty, który przeprowadziliśmy na zajęciach udał się pomyślnie.

• Nie powstały żadne z poważniejszych błędów a odchyłki pomiarów mieszczą się w granicach błędów i nie odbiegają w znacznym stopniu od danych tabelarycznych.

• W ten nieskomplikowany sposób mogliśmy zbadać gęstość wybranych ciał stałych korzystając z prawa wyporu ciał przez wodę.

• Największą gęstość posiadała miedź a najmniejszą ertalon. Doświadczenie to wykazało, że gęstość ciała zależy od masy, jaką posiada.

13

---