Задача №1. Запишем условие. Масса плиты равна m = 40,5 кг; плотность мрамора находим в таблице задачника; "ро"1 = 2700кг/м куб: Плотность воды "ро"2 = 1000 кг/м куб. Определить сил у F - ?Решение. Находим силу тяжести, действующую на плиту. Она равна произведению ускорения свободного падения (g = 9,8 м/с кв, округляем до 10м/с кв) на массу плиты. Получим: Fт = gm; Fт = 10м/с кв*40,5 кг = 405 Н. . Теперь, зная массу плиты и плотность мрамора, находим объем плиты. Он равен отношению массы к плотности V = m/"ро"1; V = 40,5 кг/2700 кг/м куб = 0,015 м куб. На плиту действует архимедова сила. Она равнаF(Aрх) = "ро"2gV. То есть, произведению плотности воды на ускорение свободного падения и объем плиты, "двойка" - это индекс плотности, а не коэффициент. F(арх) = 1000 кг/м куб *10м/с кв*0,015 м куб = 150 Н. Сила тяжести направлена вниз, а архимедова сила - вверх. Чтобы удержать плиту, необходимо приложить силу, равную разности этих сил: F = Fт - F(арх) ; F = 405Н - 150Н = 255 Н. ответ: плиту нужно поддерживать, чтобы не упала на дно, с силой 255 Н. Задача №2. Запишем условие. m = 80г = 0,08 кг; Находим в таблице плотность пробкового дерева "ро"1 = 200 кг/м куб; Плотность воды и ускорение силы тяжести мы уже находили: "ро"2 = 1000 кг/м куб и g = 10 Н/кг. (так удобнее записать, но это те же м/с кв! ) Действия похожие. Сила тяжести Fт = gm; F = 10Н/кг*0,08 кг = 0,8 Н; Объем куска дерева: V = m /"ро"2; V =0,08 кг/ 200 кг/м куб = 0,0004 м куб; Архимедова сила F(арх) = "ро"2*gV F(арх) = 200 кг/м куб *10Н/кг*0,0004 м куб = 4 Н; Так как архимедова сила больше силы тяжести, то кусок пробкового дерева при погружении его воду, будет всплывать. И, чтобы удержать его под водой, необходимо приложить силу, равную разности между архимедовой силой (4 Н) и силой тяжести (0,8 Н) . Теперь мы уже будем не поддерживать кусок дерева, а давить на него сверху. Чтобы не всплывал. А сила равна F = F(арх) - Fт; F= 4Н - 0,8Н = 3,2Н. "Питерки" Вам!
В прикреплении - 2 файла, из которых надо брать данные и вставлять в Отчёт.
КОММЕНТАРИИ
Всё, что дал преподаватель, необходимо переписать один к одному, за исключением Оборудования.
Из оборудования у тебя должно быть, как мне кажется, так: три пробирки высотой 20 см с нанесёнными через 1 см метками, подставка для пробирок, три сосуда с жидкостями (первый - с растительным маслом; второй - с глицерином; третий - с моторным маслом), шарик диаметром 4 мм, секундомер.
Уточни у преподавателя, надо ли указывать нагреватель (электроплитку). Если надо, то тогда, наверное, и термометр. Это необходимо для того, чтобы опыты проводить при той температуре, при которой в справочниках указаны вязкость и плотность жидкость.
Ход работы.
В файле Excel, на вкладке с ярлычком красного цвета, - расчеты скорости, которые необходимы для таблицы.
Сама же таблица, для Отчета, - в следующей вкладке, с ярлычком зелёного цвета.
Тебе надо только ввести наименования первых 4-х полей.
ТАБЛИЦА № 1 . РАСЧЕТ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ СКОРОСТИ
v, м/с
930 0,08 1,135
11350 1261 0,002 1,49 0,059
861 5,17 0,018
Суть работы состоит в том, что нужно измерить, за сколько секунд свинцовый шарик проходит одно и то же расстояние в разных жидкость, которые отличаются одна от другой плотностью и вязкость.
Длину пробирки я принял 20 см, или 0,2 м. Если что-то другое - уточни: программа всё пересчитает автоматом.
Представь, что ты с каждой жидкостью сделал 3 измерения, записал результаты и вывел среднее значение скорости. По идее, должно получиться что-то близкое к тому, что сделано в таблице 1.
ТАБЛИЦА № 2 . РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ФАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СКОРОСТИ
№ п/п Жидкость Пройденный путь, м Время, с v, м/с
1 Растительное масло
Измерение 1 0,20 0,17 1,176
Измерение 2 0,20 0,18 1,111
Измерение 3 0,20 0,18 1,111
Среднее значение 1,133
2 Глицерин
Измерение 1 0,20 3,4 0,059
Измерение 2 0,20 3,4 0,059
Измерение 3 0,20 3,4 0,059
Среднее значение 0,059
3 Моторное масло
Измерение 1 0,20 11,1 0,018
Измерение 2 0,20 11,1 0,018
Измерение 3 0,20 11,1 0,018
Среднее значение 0,018
После того, как получил средние значения скорости, - делаешь анализ:
1) рассчитаем коэффициенты парной корреляции Пирсона (в Eхcel -функция "коррел" - встань на ячейку и увидишь):
а) зависимость скорости от плотности - коэффициент корреляции = 0,98 - знак "+" говорит о том, что связь прямая, а модуль 0,98 (это почти 1,00), - о том, что связь очень сильная;
б) зависимость скорости от вязкости - коэффициент корреляции равен = - 0,22; знак "-" говорит о том, что связь обратная (чем выше вязкость, тем ниже скорость), а модуль 0,22 говорит о том, что связь слабая.
ТАБЛИЦА № 3 . ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЛОТНОСТИ И ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ НА СКОРОСТЬ
№ п/п Показатели плотность вязкость скорость
жидкости, жидкости v, м/с
кг /м3
1 Растительное масло 930 0,08 0,018
2 Моторное масло 861 5,17 0,059
3 Глицерин 1261 1,49 1,111
4 Коэффициент
корреляции Пирсона 0,98 -0,22
5 ВЫВОДЫ:
Характер
зависимости прямая обратная
Сила связи
по шкале Чеддока сильная слабая
В цели работы сказано - предложить пути улучшения эксперимента.
По моему мнению, пробирки длиной 20 см мало подходят для такой работы. Получается, что время движения шарика, особенно в растительном масле измеряется десятыми и сотыми долями секунды. Физически это не успеешь щёлкнуть секундомером. Поэтому вместо пробирок предлагаю использовать Цилиндры стеклянные (исполнение 2а), предусмотренные ГОСТом 1770-74.
Извлечение из этого ГОСТа, с чертежами цилиндров и их размеров - в файле "Лабораторная работа". Оформи это как приложение к Отчету, чтобы преподавателю было понятно, что ты предлагаешь.
Получается, что если ты пробирку заменишь цилиндром с градуировкой на 250 мм, то путь движения шарика увеличится в 12,5 раз, а это положительно отразится на точности измерения времени его движения.
V = m/"ро"1; V = 40,5 кг/2700 кг/м куб = 0,015 м куб. На плиту действует архимедова сила. Она равнаF(Aрх) = "ро"2gV. То есть, произведению плотности воды на ускорение свободного падения и объем плиты, "двойка" - это индекс плотности, а не коэффициент.
F(арх) = 1000 кг/м куб *10м/с кв*0,015 м куб = 150 Н. Сила тяжести направлена вниз, а архимедова сила - вверх. Чтобы удержать плиту, необходимо приложить силу, равную разности этих сил: F = Fт - F(арх) ; F = 405Н - 150Н = 255 Н. ответ: плиту нужно поддерживать, чтобы не упала на дно, с силой 255 Н.
Задача №2. Запишем условие. m = 80г = 0,08 кг; Находим в таблице плотность пробкового дерева "ро"1 = 200 кг/м куб; Плотность воды и ускорение силы тяжести мы уже находили: "ро"2 = 1000 кг/м куб и g = 10 Н/кг. (так удобнее записать, но это те же м/с кв! ) Действия похожие. Сила тяжести Fт = gm; F = 10Н/кг*0,08 кг = 0,8 Н; Объем куска дерева: V = m /"ро"2;
V =0,08 кг/ 200 кг/м куб = 0,0004 м куб; Архимедова сила F(арх) = "ро"2*gV
F(арх) = 200 кг/м куб *10Н/кг*0,0004 м куб = 4 Н; Так как архимедова сила больше силы тяжести, то кусок пробкового дерева при погружении его воду, будет всплывать. И, чтобы удержать его под водой, необходимо приложить силу, равную разности между архимедовой силой (4 Н) и силой тяжести (0,8 Н) . Теперь мы уже будем не поддерживать кусок дерева, а давить на него сверху. Чтобы не всплывал. А сила равна F = F(арх) - Fт;
F= 4Н - 0,8Н = 3,2Н. "Питерки" Вам!
Объяснение:
В прикреплении - 2 файла, из которых надо брать данные и вставлять в Отчёт.
КОММЕНТАРИИ
Всё, что дал преподаватель, необходимо переписать один к одному, за исключением Оборудования.
Из оборудования у тебя должно быть, как мне кажется, так: три пробирки высотой 20 см с нанесёнными через 1 см метками, подставка для пробирок, три сосуда с жидкостями (первый - с растительным маслом; второй - с глицерином; третий - с моторным маслом), шарик диаметром 4 мм, секундомер.
Уточни у преподавателя, надо ли указывать нагреватель (электроплитку). Если надо, то тогда, наверное, и термометр. Это необходимо для того, чтобы опыты проводить при той температуре, при которой в справочниках указаны вязкость и плотность жидкость.
Ход работы.
В файле Excel, на вкладке с ярлычком красного цвета, - расчеты скорости, которые необходимы для таблицы.
Сама же таблица, для Отчета, - в следующей вкладке, с ярлычком зелёного цвета.
Тебе надо только ввести наименования первых 4-х полей.
ТАБЛИЦА № 1 . РАСЧЕТ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ СКОРОСТИ
v, м/с
930 0,08 1,135
11350 1261 0,002 1,49 0,059
861 5,17 0,018
Суть работы состоит в том, что нужно измерить, за сколько секунд свинцовый шарик проходит одно и то же расстояние в разных жидкость, которые отличаются одна от другой плотностью и вязкость.
Длину пробирки я принял 20 см, или 0,2 м. Если что-то другое - уточни: программа всё пересчитает автоматом.
Представь, что ты с каждой жидкостью сделал 3 измерения, записал результаты и вывел среднее значение скорости. По идее, должно получиться что-то близкое к тому, что сделано в таблице 1.
ТАБЛИЦА № 2 . РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ФАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СКОРОСТИ
№ п/п Жидкость Пройденный путь, м Время, с v, м/с
1 Растительное масло
Измерение 1 0,20 0,17 1,176
Измерение 2 0,20 0,18 1,111
Измерение 3 0,20 0,18 1,111
Среднее значение 1,133
2 Глицерин
Измерение 1 0,20 3,4 0,059
Измерение 2 0,20 3,4 0,059
Измерение 3 0,20 3,4 0,059
Среднее значение 0,059
3 Моторное масло
Измерение 1 0,20 11,1 0,018
Измерение 2 0,20 11,1 0,018
Измерение 3 0,20 11,1 0,018
Среднее значение 0,018
После того, как получил средние значения скорости, - делаешь анализ:
1) рассчитаем коэффициенты парной корреляции Пирсона (в Eхcel -функция "коррел" - встань на ячейку и увидишь):
а) зависимость скорости от плотности - коэффициент корреляции = 0,98 - знак "+" говорит о том, что связь прямая, а модуль 0,98 (это почти 1,00), - о том, что связь очень сильная;
б) зависимость скорости от вязкости - коэффициент корреляции равен = - 0,22; знак "-" говорит о том, что связь обратная (чем выше вязкость, тем ниже скорость), а модуль 0,22 говорит о том, что связь слабая.
ТАБЛИЦА № 3 . ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЛОТНОСТИ И ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ НА СКОРОСТЬ
№ п/п Показатели плотность вязкость скорость
жидкости, жидкости v, м/с
кг /м3
1 Растительное масло 930 0,08 0,018
2 Моторное масло 861 5,17 0,059
3 Глицерин 1261 1,49 1,111
4 Коэффициент
корреляции Пирсона 0,98 -0,22
5 ВЫВОДЫ:
Характер
зависимости прямая обратная
Сила связи
по шкале Чеддока сильная слабая
В цели работы сказано - предложить пути улучшения эксперимента.
По моему мнению, пробирки длиной 20 см мало подходят для такой работы. Получается, что время движения шарика, особенно в растительном масле измеряется десятыми и сотыми долями секунды. Физически это не успеешь щёлкнуть секундомером. Поэтому вместо пробирок предлагаю использовать Цилиндры стеклянные (исполнение 2а), предусмотренные ГОСТом 1770-74.
Извлечение из этого ГОСТа, с чертежами цилиндров и их размеров - в файле "Лабораторная работа". Оформи это как приложение к Отчету, чтобы преподавателю было понятно, что ты предлагаешь.
Получается, что если ты пробирку заменишь цилиндром с градуировкой на 250 мм, то путь движения шарика увеличится в 12,5 раз, а это положительно отразится на точности измерения времени его движения.