Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#59096Задание №17ФИПИ

Масса. Плотность веществаПрактические работы

Используя весы, мензурку, стакан с водой, цилиндр $№$ 3, соберите экспериментальную установку для измерения плотности материала, из которого изготовлен цилиндр $№$ 3. Абсолютная погрешность измерения массы тела составляет ±0,1 г. Абсолютная погрешность измерения объёма тела равна ±2 см³.

В бланке ответов $№$ 2:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки для определения объёма тела;

2) запишите формулу для расчёта плотности;

3) укажите результаты измерения массы цилиндра и его объёма с учётом абсолютных погрешностей измерений;

4) запишите значение плотности материала цилиндра.

Ваше решениедо 3 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение.

Для определения плотности материала цилиндра необходимо измерить его массу с помощью весов и объём с помощью мензурки с водой. Плотность вычисляется как отношение массы тела к его объёму.

1) Рисунок экспериментальной установки
Для определения объёма цилиндра используется метод вытеснения жидкости. На рисунке следует схематично изобразить мензурку с водой до погружения цилиндра (уровень $V_{1}$ ) и мензурку с погруженным в неё цилиндром (уровень $V_{2}$ ). Объём цилиндра будет равен разности уровней жидкости: $V = V_{2} - V_{1}$ .

2) Формула для расчёта плотности
Плотность вещества $\rho$ (ро) определяется по формуле:
$\rho = \frac{m}{V}$ ,
где $m$ — масса цилиндра, $V$ — объём цилиндра.

3) Результаты измерений (с учётом погрешностей)
Примечание: В реальном экзамене значения берутся из непосредственного опыта. Для цилиндра № 3 (стальной цилиндр из стандартного набора) характерные значения следующие:
Масса цилиндра: $m = (189,0 \pm 0,1) \text{ г}$
Объём цилиндра: $V = (24 \pm 2) \text{ см}^{3}$
(При записи результата с погрешностью важно, чтобы количество знаков после запятой у значения и у погрешности совпадало. Если масса ровно 189 г, пишем 189,0 г).

4) Расчёт значения плотности
Подставим измеренные средние значения в формулу:
$\rho = \frac{189 \text{ г}}{24 \text{ см}^{3}} = 7,875 \text{ г/см}^{3}$ .
Округлим результат до десятых (согласно правилам значимых цифр):
$\rho \approx 7,9 \text{ г/см}^{3}$ .
Переведём в систему СИ (по желанию, если не указано иное):
$7,9 \text{ г/см}^{3} = 7900 \text{ кг/м}^{3}$ .

Ответ: 1) рисунок выполнен; 2) $\rho = \frac{m}{V}$ ; 3) $m = (189,0 \pm 0,1) \text{ г}$ , $V = (24 \pm 2) \text{ см}^{3}$ ; 4) $\rho \approx 7,9 \text{ г/см}^{3}$ .

Источник: ФИПИ