Krzysztof Woźniak 16.11.2012r.

L01, grupa IV

Wyznaczanie gęstości ciał za pomocą aerometru Nicholsona.

  1. Wstęp

Masa, gęstość, ciężar, ciężar właściwy oraz relacje wiążące te wielkości.

Masa (m) jest rozumiana jako miara ilości materii obiektu fizycznego. Podstawową jednostką masy jest kilogram.

Gęstość (masa właściwa - ρ) to stosunek masy pewnej ilości substancji do zajmowanej przez nią objętości. W przypadku substancji jednorodnych gęstość substancji wynosi:

0x01 graphic

W przypadku substancji niejednorodnych, gęstość nie jest stała w przestrzeni i określana jest dla każdego punktu z osobna.

Ciężar (siła ciężkości - Fg, Q) to siła z jaką Ziemia (lub inne ciało niebieskie) przyciąga dane ciało, w układzie odniesienia związanym z powierzchnią ciała niebieskiego. Jeżeli masa sferycznie symetrycznej planety o promieniu r wynosi M, a masa drugiego ciała m, to wartość ciężaru ciała na powierzchni planety wnosi:

0x01 graphic

Ciężar właściwy (γ) to stosunek ciężaru ciała do jego objętości. Dany jest wzorem:

0x01 graphic

Lub

0x01 graphic

Warunki stateczności układu mechanicznego:

Stateczność to zdolność układu do powracania do warunków równowagi statycznej, w przypadku gdy został z tych warunków wytrącony.

Miarą stateczności przy rozpatrywaniu zachowania się układu w funkcji czasu może być:

- czas zanikania zakłócenia

- liczba wykonanych oscylacji w trakcie tego zanikania.

Prawo Archimedesa:

Na ciało zanurzone w płynie działa pionowa, skierowana ku górze siła wyporu. Wartość tej siły jest równa ciężarowi wypartego płynu. Siła ta jest wypadkową wszystkich sił parcia płynu na ciało.

Wyznaczanie gęstości ciał za pomocą areometru Nicholsona:

Areometr Nicholsona składa się z pływaka A z przymocowanym od dołu koszyczkiem B, który to pływak jest połączony drutem z szalką D.

0x01 graphic

Układ będzie znajdował się w stanie równowagi, gdy działająca na niego siła wypadkowa będzie równa zero.

  1. Pomiary

Badane ciało

Mb [g]

a [cm]

b [cm]

c[cm]

Vb[cm3]

m1[g]

m2[g]

m3[g]

Pb[kg/m3]

pb'[kg/m3]

pb tabl[kg/m3]

pleksiglas

19,4

1,5

4,215

2,5

15,80625

107,5

91,2

106,9

1227,363

1038,217

1180-1200

bakelit

22,8

1,51

4,21

2,5

15,89275

107,5

99,8

103,6

1434,616

2026,316

1340

drewno

10,8

1,49

4,22

2,47

15,53087

107,5

87,9

115,3

695,3894

715,3285

600-750

ebonit

19,8

1,5

4,185

2,47

15,50543

107,5

90,8

106,32

1276,972

1076,031

1100-1300



  1. Obliczenia


(obliczeń dokonano w programie MS Excel)

0x01 graphic

  1. Wnioski

- Porównując gęstość nieznanego ciała z wartością tabelaryczną można zidentyfikować materiał, z którego wykonano ciało.

- Areometrem można zmierzyć gęstość ciała o nieregularnym kształcie, bez potrzeby pomiaru jego wymiarów.