УДК 531.424 (076.5)
Составители: В. П. Левченко, В. С. Черняев, Е. Д. Плетнева, А. Г. Волков
Научный редактор – д-р физ.-мат. наук, проф. А. А. Повзнер
Определение плотности тел правильной геометрической формы :
методические указания к лабораторной работе № 1 по физике / сост.
В. П. Левченко, В. С. Черняев, Е. Д. Плетнева, А. Г. Волков. –
Екатеринбург : УрФУ, 2017. – 17 c.
В данной работе определяется плотность тел правильной геометрической
формы. Экспериментальная часть включает описание методик измерения массы тела с
электронных весов и линейных размеров тел с микрометра и
штангенциркуля. Приведены формулы для статистической обработки результатов
прямых и косвенных измерений.
Указания предназначены для студентов всех специальностей всех форм
обучения.
Рис. 5. Прил. 2.
Подготовлено кафедрой физики
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Плотностью однородного тела называется физическая величина,
численно равная отношению массы тела к его объему:
,
m
V
(1)
где m – масса тела; V – объем тела.
Как видно из формулы (1), для нахождения плотности тела необходимо
измерить его массу и определить его объем. Масса определяется взвешиванием
на электронных или аналитических весах, обладающих различной
погрешностью. Поскольку тела, исследуемые в работе, имеют правильную
геометрическую форму, для определения объема достаточно измерить их
размеры и вычислить объем по соответствующим математическим формулам.
2. ШТАНГЕНЦИРКУЛЬ
При измерении длины цилиндра масштабной линейкой отсчитывается
число делений и на глаз оценивается доля деления. Для повышения точности
отсчета долей деления линейки (до десятых и сотых миллиметра) масштабную
линейку снабжают дополнительным устройством, называемым нониусом.
Нониус представляет собой дополнительную линейку с делениями, свободно
передвигающуюся вдоль основной масштабной линейки.
Существует несколько типов нониусов, но чаще используются два. В
одном из них (рис. 1, а) (n – 1) делений масштабной линейки равны делениям
нониуса (9 делений масштабной линейки равны 10 делениям нониуса). В
другом (2n – 1) делений масштабной линейки (рис. 1, б) равны n делениям
нониуса (19 делений масштабной линейки равны 10 делениям нониуса).
Таким образом, одно деление нониуса оказывается несколько меньшим
одного (см. рис. 1, а) либо двух (см. рис. 1, б) делений масштабной линейки.
Разность между длиной одного (рис. 1, а) или двух (рис. 1, б) делений
масштабной линейки и одного деления нониуса называется точностью нониуса,
УДК 531.424 (076.5)
Составители: В. П. Левченко, В. С. Черняев, Е. Д. Плетнева, А. Г. Волков
Научный редактор – д-р физ.-мат. наук, проф. А. А. Повзнер
Определение плотности тел правильной геометрической формы :
методические указания к лабораторной работе № 1 по физике / сост.
В. П. Левченко, В. С. Черняев, Е. Д. Плетнева, А. Г. Волков. –
Екатеринбург : УрФУ, 2017. – 17 c.
В данной работе определяется плотность тел правильной геометрической
формы. Экспериментальная часть включает описание методик измерения массы тела с
электронных весов и линейных размеров тел с микрометра и
штангенциркуля. Приведены формулы для статистической обработки результатов
прямых и косвенных измерений.
Указания предназначены для студентов всех специальностей всех форм
обучения.
Рис. 5. Прил. 2.
Подготовлено кафедрой физики
1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Плотностью однородного тела называется физическая величина,
численно равная отношению массы тела к его объему:
,
m
V
(1)
где m – масса тела; V – объем тела.
Как видно из формулы (1), для нахождения плотности тела необходимо
измерить его массу и определить его объем. Масса определяется взвешиванием
на электронных или аналитических весах, обладающих различной
погрешностью. Поскольку тела, исследуемые в работе, имеют правильную
геометрическую форму, для определения объема достаточно измерить их
размеры и вычислить объем по соответствующим математическим формулам.
2. ШТАНГЕНЦИРКУЛЬ
При измерении длины цилиндра масштабной линейкой отсчитывается
число делений и на глаз оценивается доля деления. Для повышения точности
отсчета долей деления линейки (до десятых и сотых миллиметра) масштабную
линейку снабжают дополнительным устройством, называемым нониусом.
Нониус представляет собой дополнительную линейку с делениями, свободно
передвигающуюся вдоль основной масштабной линейки.
Существует несколько типов нониусов, но чаще используются два. В
одном из них (рис. 1, а) (n – 1) делений масштабной линейки равны делениям
нониуса (9 делений масштабной линейки равны 10 делениям нониуса). В
другом (2n – 1) делений масштабной линейки (рис. 1, б) равны n делениям
нониуса (19 делений масштабной линейки равны 10 делениям нониуса).
Таким образом, одно деление нониуса оказывается несколько меньшим
одного (см. рис. 1, а) либо двух (см. рис. 1, б) делений масштабной линейки.
Разность между длиной одного (рис. 1, а) или двух (рис. 1, б) делений
масштабной линейки и одного деления нониуса называется точностью нониуса,
N = A/t,
где N - мощность, A - работа, t - время выполненной работы.
Единица измерения - Ватт [Вт]
Пример. Найти мощность потока воды, протекающей через плотину, если высота падения воды 25 м, а расход ее - 120 м3 в минуту.
Запишем условие задачи и решим ее.
Дано:
h = 25 м
V = 120 м3
ρ = 1000 кг/м3
t = 60 c
g = 9,8 м/с2
N-?
Решение:
Масса падающей воды: m = ρV,
m = 1000 кг/м3 · 120 м3 = 120 000 кг (12 · 104 кг).
Сила тяжести, действующая на воду:
F = gm,
F = 9.8 м/с2 · 120 000 кг ≈ 1 200 000 Н (12 · 105 Н)
Работа, совершаемая потоком в минуту:
A = Fh,
А - 1 200 000 Н · 25 м = 30 000 000 Дж (3 · 107 Дж).
Мощность потока: N = A/t,
N = 30 000 000 Дж / 60 с = 500 000 Вт = 0,5 МВт.
ответ: N = 0.5 МВт.