100			Wydział Fizyki Technicznej	Semestr 2	Grupa 2 nr lab.
Prowadzący: dr J.Ruczkowski	przygotowanie	wykonanie	ocena

Wyznaczenie gęstości ciał stałych za pomocą piknometru i wagi Jolly’ego.

1. Podstawy teoretyczne

Gęstość to stosunek masy ciała do zajmowanej objętości:

W przypadku badania gęstości ciała za pomocą piknometru używamy wzoru:

gdzie:

- masa badanego ciała,

- masa piknometru wypełnionego wodą,

- masa piknometru z danym ciałem zanurzonym w wodzie,

-gęstość wody.

Piknometr to naczynie szklane najczęściej ich pojemność wynosi około 50 cm³ z doszlifowanym korkiem, przez którego środek przechodzi kanalik. Dzięki takiej postaci piknometru, ciała, które wypełniają go całkowicie mają zawsze dokładnie tę samą objętość.

­Waga Jolle’go - zastosowanie wagi Jolle’go do pomiaru gęstości ciał opiera się na wykorzystaniu praw: Hooke’a i Archimedesa. Górny koniec sprężyny wagi umocowany jest na ramieniu statywu, natomiast do jej dolnego końca przymocowany jest wskaźnik W oraz dwie szalki, jedna pod drugą. Przy wykonywaniu pomiarów dolna szalka zawsze zanurzona jest całkowicie w wodzie. Odpowiednią głębokość zanurzenia umożliwia przesuwalny stolik z umieszczoną na nim zlewką napełnioną wodą. Gdy na szalce znajdzie się jakieś ciało, długość sprężyny zwiększy się o wartość Δl , przy czym wydłużenie to, zgodnie z prawem Hooke’a, jest proporcjonalne do zawieszonego ciężaru: . Współczynnik proporcjonalności k nazywamy czułością wagi sprężynowej , ponieważ określa on stosunek wydłużenia do zawieszonego ciężaru.

Wzór na gęstość ciała dla wagi Jolle’go :

gdzie:

b-a - obserwowane wydłużenie sprężyny po dołączeniu obciążenia,

b-c - wartość wydłużenia przy ciele zanurzonym w wodzie

Prawo Archimedesa

Na każde ciało zanurzone całkowicie lub częściowo w cieczy działa siła wyporu, skierowana do góry, równa co do wartości ciężarowi wypartej cieczy

1. Wyniki pomiarów

1. Piknometr:

Mosiądz

Masa ciała stałego m₁ = 32,69 g = 0,03269 kg

Masa piknometru wypełnionego wodą m₂ = 52,15 g = 0,05215 kg

Masa piknometru z wodą i ciałem stałym m₃ = 80,87 g = 0,08087 kg

Aluminium

Masa ciała stałego m₁ = 29,02 g = 0,02902 kg

Masa piknometru wypełnionego wodą m₂ = 52,15 g = 0,05215 kg

Masa piknometru z wodą i ciałem stałym m₃ = 69,94 g = 0,06994 kg

Ołów

Masa ciała stałego m₁ = 109,54 g =0,10954 kg

Masa piknometru wypełnionego wodą m₂ = 52,15 g = 0,05215 kg

Masa piknometru z wodą i ciałem stałym m₃ = 152,00 g = 0,15200 kg

Miedź

Masa ciała stałego m₁ = 81,17 g = 0,08117 kg

Masa piknometru wypełnionego wodą m₂ = 52,15 g = 0,05215 kg

Masa piknometru z wodą i ciałem stałym m₃ = 124,12 g = 0,12412 kg

1. Waga Jolly’ego:

Położenie bez ciała stałego: 4,4 cm= 0,044 m

Miedź:

- w powietrzu: 14,6 cm= 0,146m

- w wodzie: 13,5 cm= 0,135m

Mosiądz:

- w powietrzu: 14,2cm= 0,142m

- w wodzie: 13,0 cm= 0,130m

Stal:

- w powietrzu: 13,3 cm= 0,133m

- w wodzie: 12,2 cm= 0,122m

Aluminium:

- w powietrzu: 7,5 cm= 0,075m

- w wodzie: 6,4 cm= 0,064m

1. Obliczenia

   1. Obliczenie gęstości mosiądzu badanej za pomocą piknometru:

Po podstawianiu do wzoru powyższych pomiarów potrzymaliśmy

Mosiądz: 8234,257

Aluminium: 2584,15

Ołów: 11304,44

Miedź: 8822,826

1. Obliczenie gęstości ciał badanych za pomocą wagi Jolly’ego:

Po podstawianiu do wzoru powyższych pomiarów potrzymaliśmy

Mosiądz: 8166,667

Aluminium: 2818,182

Stal: 8090,909

Miedź: 9272,727

1. Dyskusja błędów:

   1. Piknometr

Badane ciało stałe	Błąd
Miedź
Mosiądz
Ołów
Aluminium

1. Waga Jolly’ego

Badane ciało stałe	Błąd
Miedź
Mosiądz
Stal
Aluminium

1. Wnioski:

Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzamy, że największą gęstość spośród badanych ciał stałych ma ołów, następnie miedź, potem mosiądz, stal , a najmniejszą – aluminium.

Za pomocą piknometru można dokonać znacznie dokładniejszych pomiarów niż za pomocą wagi Jolly’ego, ponieważ przy użyciu wagi Jolly’ego błędy pomiarów są kilkadziesiąt razy większe od błędów przy mierzeniu gęstości za pomocą piknometru.