Измерение удельного веса жидкости
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Установка. Легкая деревянная палочка (диаметр 5–6 мм, длина 30 см) укреплена на оси, проходящей через ее середину. Она применяется в качестве равноплечего рычага, к одному концу которого подвешен на проволочной петле кусочек алюминия, весом приблизительно 20 г. Петлю вместе с куском алюминия можно перемещать вдоль плеча рычага. На втором плече подвешен на тонкой нитке, привязанной к рычагу, второй кусок алюминия, уравновешивающий первый. Вес его примерно в два раза меньше первого. Стакан с насыщенным раствором NaCl и полоска миллиметровой бумаги или линейка с миллиметровыми делениями (рис. 2).

Условие задачи. Как с помощью выставленного рычага и полоски миллиметровой бумаги найти приблизительное значение удельного веса жидкости, налитой в стакан?

На рычаге подвешены грузики из алюминия, удельный вес которого равен 2,7 Г/см3.

Дополнения. 1. Упростятся ли измерения и вычисления, если будет дан вес большого грузика? Обоих грузиков?

2. Увеличится ли точность результата ваших вычислений при определении удельного веса жидкости, если в задаче будет указан вес большого грузика, измеренный с очень большой (недоступной для вас) точностью?

3. Когда получится бóльшая точность результата измерения удельного веса жидкости: при погружении в нее большого или малого алюминиевого грузика?

Решение и пояснения

6. (8-й кл.) Производятся два измерения плеча рычага, на котором подвешивается в равновесии большой алюминиевый грузик. Первое измерение l1 производится, когда грузик в воздухе, а второе –l2, когда он опущен в жидкость.

Обозначая вес большого грузика в воздухе через Р, в жидкости – через Р', вес малого через р и длину плеча, на котором он подвешен, через l, найдем:

 и

Отсюда получим:

 (1)

Удельный вес жидкости находим из равенства:

dж = , (2)

где V – объем большого грузика, равный V = , где d – удельный вес алюминия.

Подставляя найденное значение V в (2), получим:

dж =  (3)

Вес вытесненной жидкости Рж равен разности весов:

Рж = РР'.

Тогда из (3) получим:

d ж = d . (4)

Сопоставив (4) с (1), найдем:

d ж = d . (5)

Дополнения. 1. Измерения остаются те же, что и в задаче. Вычисления значительно усложнятся, если только вес большого грузика будет использован учащимися для измерений, а это наверное случится именно так. В самом деле, их рассуждения будут примерно такими. Дан вес грузика в воздухе Р и из справочника найден удельный вес алюминия d . Следовательно, найдем его объем, равный объему вытесненной им жидкости:

V =  (деление двух чисел).

Удельный вес жидкости равен d ж = ,, причем вес вытесненной жидкости Рж равен разности веса грузика Р в воздухе и его веса в жидкости Р', т. е. Рж = Р Р'. Вес Р' неизвестен, но его можно найти из закона рычага [см. (1) в задаче]:

Р' = P (деление двух чисел и умножение).

Подставляя найденное Р', получим:

Рж = Р – Р' (вычитание двух чисел).

Откуда удельный вес жидкости равняется:

dж =  (деление двух чисел).

Итак, в процессе вычисления трижды применяется деление чисел, один раз умножение, и один раз вычитание.

Тогда как, решая задачу на основании равенства (5), используем только одно деление, одно вычитание и одно умножение.

Дополнение 1 в этом отношении очень поучительно. Если дать вес малого грузика, то это еще больше усложнит решение задачи.

2. Точный или не точный вес грузика не имеет никакого значения, так как при правильном решении задачи он вообще выпадает из окончательного равенства (5), по которому вычисляется удельный вес жидкости.

Чем больше производится различного рода арифметических вычислений (особенно делений), тем меньше будет точность результата.

3. При погружении в жидкость большого грузика. Дополнения не имеет смысла давать вместе с задачей, так как задача трудная и не следует отвлекать внимания учащихся такими дополнительными вопросами, которые не могут облегчить ее решения. Однако после решения задачи все три дополнительных вопроса существенно углубляют и уясняют физическую сущность связанных с задачей явлений.

Проще всего для устройства рычага воспользоваться школьной линейкой. Вдоль линейки, отступя от края на 0,5 см, накладывают вторую линейку и затем вдоль ее края проводят несколько раз острым ножом. Отделенная от линейки полоса и применяется в качестве рычага. Отверстие для оси просверливается посередине отрезанной полосы. Для того чтобы избежать бокового перекоса такого рычага, рекомендуется до высверливания отверстия наклеить на обе стороны средней части рычага две пластинки, отрезанные от той же линейки, размером каждая 0,5 ´ на 1 см. После этого высверливается отверстие для оси, проходящее через тройную толщину рычага. Это практически вполне устраняет перекос рычага.

Дата: 2019-02-19, просмотров: 231.