ВВЕДЕНИЕ

ГИДРОСТАТИЧЕСКИМ ВЗВЕШИВАНИЕМ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ И ЖИДКОСТЕЙ

РАБОТА № 1

Приборы и принадлежности:весы, набор разновесок, скамеечка к весам, исследуемое твердое тело, исследуемая жидкость, дистиллированная вода, проволочка для подвешивания тела к коромыслу весов, стеклянный стаканчик- 2 шт.

Цель работы:

· Определить плотность твердого тела.

· Определить плотность жидкости.

Если внутри тела выделить элементарный объем dV, то в нем будет заключено некоторое количество вещества с массой dm. Отношение называется плотностью в данной точке

.

В нашем опыте мы будем иметь дело с однородными телами, в которых одинаковы во всех точках тела. Тогда ясно, что , где m и V- масса и объем тела. Определение плотности однородного тела сводится, таким образом, к измерению массы тела и его объема.

Масса, как обычно, определяется путем взвешивания на рычажных весах. Объем находится через линейные размеры тела , если оно имеет правильную геометрическую форму. Но этот метод определения плотности недостаточно точен. Гораздо точнее можно определить плотность методом, не связанным с определением объема тела, особенно если оно имеет неправильную форму.

Таким методом является гидростатическое взвешивание- определение веса тела, погруженного в жидкость. Гидростатическое взвешивание основывается на законе Архимеда, согласно которому, на всякое тело, погруженное в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости. Поэтому вес тела, погруженного в жидкость, равен

P=(m1 - mж)g (1),

где m1- масса тела, mж - масса вытесненной телом жидкости.

Если объем тела обозначить через V, а плотность тела и жидкости через r и rж соответственно, то

m1=rV, mж =rжV, (2)

Вес тела определяется с помощью весов, поэтому его можно представить в виде

P=m2g (3),

где - масса гирь, уравновешивающих вес тела, погруженного в жидкость.

Тогда из (1) и (3) получаем

m2= m1 – mж

или

mж = m1 – m2 (4)

Из (4) и (2) окончательно получаем

r=rж (5)

Соотношение (5) позволяет, по измеренным и , и известной плотности жидкости rж найти плотность тела r. Соотношением (5) можно воспользоваться также и для определения плотности жидкости. В самом деле, если сначала взвесить тело в жидкости с известной плотностью rж, а затем вновь в жидкости с неизвестной плотностью , то аналогично (5) можно написать

r=rж' (6)

где m3- масса гирь при втором взвешивании. Из (5) и (6) найдем rж'

rж'=rж (7)