Лабораторная работа по дисциплине «Физика» для ТОГУ, пример оформления



Лабораторная работа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Цель работы:

— изучить понятия «масса тела», «вес», «плотность»;

— ознакомиться с порядком выполнения и правилами оформления лабораторных работ по физике;

— научиться обрабатывать результаты прямых измерений.

Задача: определить плотность тела правильной геометрической формы и указать материал, из которого оно изготовлено.

Приборы и принадлежности: технические весы, линейка, микрометр, штангенциркуль, тело правильной геометрической формы.

Основные метрологические характеристики приборов

Таблица 1.

Прибор Диапазон измерений Цена деления Погрешность 𝞓
Весы от 0 до 125 мм 0,1 мм 0,1 мм
Штангенциркуль от 0 до 199,5 г 0,5 0,5 г
Микрометр от 0 до 25 мм 0,05 мм 0,05 мм

 

Основные понятия и законы и понятия:

Масса m – мера инертности тела и мера его гравитационных свойств. Плотность – масса единицы объема тела. Вес – сила, с которой тело вследствие тяготения действует на опору (или подвес). Удельный вес – вес единицы объема тела. Сила тяжести – сила тяготения, которая действует на тело, расположенное вблизи Земли, и под действием которой тело движется с ускорением свободного падения

Описание установки и метода измерений:

Для расчета плотности твердого тела по формуле:

ρ =

необходимо знать массу тела m и его объем V. Масса тела может быть измерена при помощи весов: 𝑚 = P/𝑔, где Р – вес тела и g (≈ 9,81 м/с 2 ) – ускорение свободного падения. Обычно шкала весов уже проградуирована в единицах массы (килограммах). Определение объема твердого тела представляет собой более сложную задачу. Можно воспользоваться методом Архимеда, т.е. приравнять объем твердого тела к объему жидкости, вытесненной этим телом. Однако в данной работе с целью упрощения предлагается провести измерения плотности тел только правильной геометрической формы (цилиндр или параллелепипед). В этом случае объем тела может быть рассчитан. Так, объем тела цилиндрической формы равен произведению площади его основания на высоту: 𝑉 = 𝜋 ℎ = (𝜋 ) / 4 * ℎ, где R – радиус и D – диаметр основания цилиндра; h – его высота. Для тела в форме прямоугольного параллелепипеда его объем легко рассчитать по формуле V = а b с, где а, b и с – стороны параллелепипеда. Подставляя соотношения объёма в формулу плотности, получим следующие рабочие формулы для расчета плотностей:

ρ =  (цилиндр)

ρ =  (параллелепипед)

 

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ:

Таблица 2 – Цилиндр (деревянный)

 

i π m, г D, мм h, мм
1 3,14 25,0 20,0 120,0
2 3,14 26,0 21,0 121,0
3 3,14 25,5 19,0 120,0
  3,14 25,5 20,0 120,0

 

 

 

 

Таблица 3 – Параллелепипед (железный)

 

i m, г a, мм b, мм c, мм
1 62,0 41,0 26,0 8,0
2 62,5 40,0 24,0 7,0
3 63,0 39,0 25,0 9,0
  62,5 40,0 25,0 8,0

 

 

Расчёт:

Деревянный цилиндр:

ρ =  =  = 0,68  = 680  (При сравнении с табличными значениями соответствует плотности сосны).

Железный параллелепипед:

ρ =  =  =  = 7,813  = 7813  (Соответствует табличному значению плотности железа 7870 ).

Расчёт погрешностей:

=

=  =  = 0,29 г

=  =  = 0,58 мм

=  =  = 0,41 мм

Для коэффициента надёжности α= 0,95 коэффициент Стьюдента  = 4,3

Предел абсолютной погрешности:

𝞓Х =

𝞓m =  = 0,51 г

𝞓D =  = 0,27 мм

𝞓h =  = 0,20 мм

Относительная погрешность:

εХ =  * 100 %

εm =  * 100 % = 2,0 %

εD =  * 100 % = 1,4 %

εh =  * 100 % = 0,2 %

Х = ±𝞓Х

m = (25,50 ± 0,51) г

D = (20,00 ± 0,27) мм

h = (120,00 ± 0,20) мм

Для плотности цилиндра:

ρ =  =  = 0,68  = 680  (При сравнении с табличными значениями соответствует плотности сосны).

Относительная погрешность косвенных измерений:

δ  =  = 2,8 %

𝞓 = δ  *  = 680 * 0,028 = 19,0 /

= (680,0 ± 19,0)

= (7813,0 ± 19,0)

 

Вывод: В лабораторной работе рассчитаны плотности деревянного цилиндра и железного бруска формы прямоугольного параллелепипеда. Объёмы тел определены посредством измерений их линейных размеров с помощью штангенциркуля и вычислений по соответствующим формулам. Массу определили взвешиванием на весах. Расчёт плотности показал, что измерения произведены достаточно точно, определённые значения плотности практически равны табличным значениям плотности дерева (сосны) и железа.

Нужна помощь
с дистанционным обучением?
Узнайте точную стоимость или получи консультацию по своему вопросу.
 

X