Определение плотности твердого тела способом гидростатического взвешивания. Сравнение реостата и потенциометра как регуляторов тока и напряжения

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА

СПОСОБОМ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ВЗВЕШИВАНИЯ Перед выполнением этой работы изучите 5 3.3.

П ри б о р ы: весы типа А ДВ-200, стакан для воды, подставка, стремя и проволока для подвешивания тела.

Пусть Р—вес тела произвольной формы, а р— вес того же тела в воде. Тогда Р — р есть потеря веса тела в воде, равная по закону Архимеда весу вытесненной воды. Если объем тела У, а плотность воды р», то справедливо равенство

                           (1)

где g -- ускорение свободного падения. Следовательно, определяя потерю веса тела в воде, мы можем вычислить его объем. Объем тела почти всегда трудно найти, определяя линейные размеры тела. Взвешиванием в воде он находится легко. На эТОМ и основан метод гидростатического взвешивания, применяемый для определения объема и плотности тел.

Плотность тела связана с его весом формулой

Рт = P/(Vg).                        (2)

Из формул (l) и (2) получаем рт —             рв                                   (3)

Введение поправки на потерю веса в воздухе. Формула (З) выведена в предположении, что вес Р определен в пустоте. Однако реально тело взвешивастсл в воздухе, поэтому в форму лу необходимо ввести поправку на потерю веёа тела в воздухе.

Пусть М — масса гирь, уравновешивающих тело в воздухе, Т— масса гирь, уравновешивающих тело, погруженное в воду, т —- масса взвешиваемого Тела. Согласно формуле (3.1) имеем мт(1 - р/рт) = Nf(1 - р/рг) (4)

^п ри взвешивании тела в воздухе, и

Мт(1 — рв/рт) =       — р/рг)                (5)

^При взвешивании тела в воде. Здесь р— плотность воздуха, рг ^ПЛ отность материала гирь. Вычитая равенство (5) из (4), полуЧим

р

1 - —         (6)

РТ

283

и, разделив почленно уравнения (4) и

рт — р м

Рв — р М — т ' откуда

РТ —

Обозначим “ не исправленное“ значение плотности через р'т = рвМ/(М — т). Тогда рт = -- р/рв) + р = Дт + p(l -- р!т/рв).

для взвешивания в воздухе исследуемое тело помещается, как обычно, на чашку весов. для взвешивания в воде оно подвешивается на крючок серьги весов с помощью проволочки и стремени. Над чашкой весов устанавливают подставку, на которую ставят стакан с дистиллированной водой. Погружают в воду проволочку и стремя и проводят два взвешивания: проволочки и стремени без тела (вес Р1) и с телом (вес А). Находят вес тела в воде: Р = Р2 — Pl,

Погружая тело в воду, следите, чтобы оно не касалось стенок и дна стакана и чтобы на поверхности тела не было прилипших пузырьков воздуха.

Проволочка, на которой висит стремя, проходит через поверкность воды, поэтому на нее действуют капиллярные силы. Если бы они были в точности равны при двух взвешиваниях в воде (стремени с проволочкой и тела на стремени с проволочкой), то добавочный вес, уравновешивающий эти силы, исключался бы при вычитании. Ввиду большой изменчивости этих сил, зависящих от чистоты поверхности жидкости и проволоки, нужно сделать их по возможности малыми. Так как капилдярные силы пропорциональны периметру поперечного сечения

проволоки, то необходимо взять проволоку как можно тоньше.

Подумайте, как оценить и уменьшить ошибку, возникающуЮ из-за различия в длинах погруженной части проволоки при определении Pl и Р2.

5, РЕГУЛИРОВКА ТОКОВ

И НАПРЯЖЕНИЙ

При подготовке к работе изучите 5 5,2.

Ц е ль р а б о ты: сравнение реостата и потенциометра как р^егуляторов тока и напряжения,

284