1.Wstep teoretyczny.
Celem ćwiczenia było wyznaczenie gęstości cieczy za pomocą wagi hydrostatycznej. Pomiar polegał na równoważeniu momentów sił - siły wyporu hydrostatycznego i ciężarów poszczególnych koników. W tym celu wprowadzone zostało pojęcie masy zastępczej konika. Jest to masa ciężarka zawieszonego na nożu 10 (końcowym), którego ciężar daje moment równy momentowi konika zawieszonego na nożu od 1 do 9. Równanie momentu wyrażające tę równoważność w odniesieniu do konika największego ma następującą postać:
mzgR = agnR/10
gdzie:
mz - masa zastępcza
g - przyspieszenie ziemskie
R - długość ramienia belki
a - masa największego konika
n - numer noża
Widzimy więc, że konik o masie a zawieszony na nożu 6 ma masę zastępczą 0,6 a, a konik o masie 0,1a, a na nożu 3 ma masę zastępczą 0,03 a. Masa ciężarków równoważących jest więc równa masie wypartej cieczy.
Prawo Archimedesa - wypór jakiemu podlega ciało zanurzone w cieczy równa się ciężarowi cieczy wypartej przez to ciało.
Z prawa Archimedesa wynikają warunki pływania ciał. Jeśli wypór jest większy od ciężaru ciała zanurzonego - ciało pływa, jeśli jest mniejszy - ciało tonie, jeśli jest równy ciało utrzymuje się w równowadze.
Widok wagi wykorzystanej w ćwiczeniu do pomiaru gęstości cieczy przedstawia poniższy rysunek .
gdzie:
pręt regulacyjny
kolumna podstawy
pręt regulacyjny
śruba poziomująca do podstawy
śruba dociskowa unieruchamiająca pręt regulacyjny
belka wagi
główka
strzemiączka
nurek szklany
skala
ciecz
2.Wykaz uzyskanych pomiarów
Rodzaj cieczy |
Konik [g] |
Ilość |
Nacięcie |
Woda |
10 |
2 |
1,8 |
|
1 |
1 |
9 |
Woda z solą |
10 |
2 |
2,9 |
|
10 |
1 |
3 |
Denaturat
|
10 |
2 |
2,6 |
|
1 |
1 |
4 |
|
0,1 |
1 |
9 |
Gliceryna |
10 |
2 |
3,9 |
|
1 |
1 |
2 |
|
0,1 |
1 |
4 |
Obliczamy wartość masy zastępczej zawieszonych koników na wadze zgodnie z przykładem podanym w instrukcji z ćwiczenia.
Dla wody: mz = 1g + 8g + 0,9g = 9,9g
Dla wody z solą: mz = 2g + 9g + 0,3g = 11,3g
Dla denaturatu: mz = 2g + 6g + 0,4g + 0,09g = 8,49g
Dla gliceryny: mz = 3g + 9g + 0,2g + 0,04g = 12,24g
Obliczamy gęstość poprawną uwzględniając kapilarne i gęstość powietrza ze wzoru:
ρ = (mz + mz e + 0,012) / Vn
gdzie:
mz - wartość masy zastępczej
e = 0,0002
Vn - objętość nurka (10cm3)
Dla wody: ρ = ( 9,9 + 9,9 * 0,0002 + 0,012 ) / 10 = 0,991 g/cm3
Dla wody z solą: ρ = ( 11,3 + 11,3 * 0,0002 + 0,012 ) / 10 = 1,131 g/cm3
Dla denaturatu: ρ = ( 8,49 + 8,49 * 0,0002 + 0,012 ) / 10 = 0,850 g/cm3
Dla gliceryny: ρ = ( 12,24 + 12,24 * 0,0002 + 0,012 ) / 10 = 1,225 g/cm3
3.Uwagi i wnioski wyciągnięte z przeprowadzonego ćwiczenia.
Celem naszego ćwiczenia było wyznaczenie gęstości cieczy za pomocą wagi hydrostatycznej (wagi Mohra). Wykonując to ćwiczenie stwierdziliśmy, że warunki panujące w laboratorium nie pozwoliły nam na w pełni dokładny pomiar (ponieważ przez większość czasu ktoś przechodząc obok naszego stanowiska pomiarowego czasami nieumyślnie powodował zachwianie się równowagi naszego stolika na którym umieszczona była waga).
Na podstawie wyników pomiarów stwierdziliśmy, że zbadanych przez nas cieczy najmniejszy wypór posiadał denaturat, natomiast największy gliceryna, ponieważ masa zastępcza odważników (koników) zawieszonych na ramieniu wagi była dla denaturatu najmniejsza, a dla gliceryny największa.
Po dokonaniu obliczeń koniecznych do wyznaczenia gęstości cieczy stwierdziliśmy, że ciecze te mają różną gęstość, co widać w podpunkcie obliczeń.
Po przeanalizowaniu wyników pomiarów i przejrzeniu fachowej literatury zauważyliśmy, że nasze stwierdzenia pokrywają się z wiadomościami teoretycznymi zawartymi w tejże literaturze.
WAGA HYDROSTATYCZNA
TECHNIPROT - PRUSZKÓW
ROK PRODUKCJI 1982
NR 6591
Wyszukiwarka