Определение плотности твердых тел

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Серго ОРДЖОНИКИДЗЕ

Кафедра ФИЗИКИ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

по дисциплине «ФИЗИКА»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ТВЁРДЫХ ТЕЛ

Выполнила: ст.гр. ГД-12-1

Турсунбаева Г.М.

Проверил: Дегтерев А.Х.

Москва ? 2012

Приборы и принадлежности: штангенциркуль, микрометр, круглый прямой конус.

Целью работы является освоение студентами основных правил и приёмов измерений и обработки результатов. Данная лабораторная работа предусматривает небольшой объем измерений. Основное внимание студентов должно быть обращено на ознакомление с установленными нормами оформления и обработки результатов экспериментальных исследований, подробно изложенными во “Введении к лабораторным работам”. Навыки и знания, приобретённые студентами при выполнении этой лабораторной работы, понадобятся при выполнении лабораторных работ как в физическом практикуме, так и по другим предметам, а также в дальнейшей практической самостоятельной деятельности специалиста.

В работе определяется плотность материала конуса.

Плотность однородных тел с (т.е. масса единицы объема вещества) определяется формулой:

(1)

где m - масса тела; V - объём тела.

Для определения плотности однородных тел необходимо знать массу тела m и его объём V, который определяется формулой (3) для круглого прямого конуса:

(3)

где D - диаметр основания конуса; h - высота конуса.

С учетом выражения (1) плотность материала конуса можно определить из соотношений:

(5)

Измерения высоты и диаметров проводится штангенциркулем и микрометром, которые снабжены вспомогательной шкалой - нониусом. Нониусом называют скользящую вспомогательную линейку, с помощью которой можно отсчитывать доли наименьшего деления основной шкалы. Деления нониуса выполняют такого размера, чтобы n делений нониуса были равны (n - 1) делений основной шкалы. Если обозначить величину деления нониуса l_н, а цену деления линейки основной шкалы l_м, то

l_н ? n = l_м (n ?1).

Разность между ценой деления основной шкалы и нониуса составляет

Величину ?l называют точностью нониуса. Если l_м=1 мм и n=10, то по нониусу можно отсчитывать десятые доли миллиметра = 0,1мм. Обычно n бывает равно 10, 20, 25, 50.

Измерения с помощью нониуса проводятся по аналогии с масштабной линейкой, т.е. к измеряемому телу длиной L прикладывают основную шкалу так, чтобы её нуль совпал с одним из концов тела. Другой конец тела находится при этом между m и (m + 1) делениями основной шкалы. Длина тела отсчитывается от нуля основной шкалы и равна

L = ml_м + ?L,

где ?l - какая-то часть деления основной шкалы, которая определяется нониусом.

Пусть k -ое деление нониуса ближе всего совместилось с (m + k) делением основной шкалы. Тогда длина тела будет равна

L = (m + к)l_м - kl_н = ml_м + к(l_м - l_н),

где к(l_м - l_н) = ?L.

Учитывая формулу для ?l, получаем

Согласно этому соотношению, отсчет по нониусу равен числу целых делений основной шкалы, укладывающихся перед нулевым штрихом нониуса (ml_м), сложенному с точностью нониуса, умноженной на номер k -го штриха нониуса, который совпадает с штрихом основной шкалы.

Случайная погрешность, возникающая при таком методе отсчёта, обусловлена неточностью совпадений делений шкал.

Аналогично устроен нониус микрометра.

Порядок выполнения работы

плотность тело конус микрометр

1. Получить круглый конус и измерительные инструменты.

2. Ознакомиться с устройством и принципом измерения линейных размеров тел штангенциркулем и микрометром.

3. Проверить положение нуля на измерительных инструментах.

4. Зафиксировать приборную погрешность штангенциркуля.

Как правило, измерения проводятся штангенциркулем. Те размеры, которые можно измерить микрометром, нужно им и измерять.

5. Измерить 6 раз высоту и диаметр основания конуса, результаты измерений занести в таблицу 1.

6. Проверить, не содержится ли в результатах измерений грубой погрешности (промаха) и при наличии исключать её из дальнейшей обработки.

Таблица 1.

7. Определить среднее значение высоты конуса по формуле

где N - число измерений.

8. По формуле:

где N - число опытов определить случайную среднеквадратичную погрешность ?h_СЛ результата измерений высоты призмы h и занести её в графу 4 таблицы 1.

9. Определить среднеквадратичную систематическую погрешность ?h_сист измерений высоты по формуле:

где ?_приб=0,1мм - приборная погрешность измерительного инструмента, указанная в нём.

10. Найти среднеквадратичную абсолютную погрешность измерений высоты по формуле:

11. Определить относительную погрешность измерений

12. Измерить 6 раз диаметр основания конуса, и занести результаты измерений в графу 5 таблицы 1.

13. Определить среднее значение диаметра основания конуса по формуле

где N - число измерений.

14. По формуле:

где N - число опытов определить случайную среднеквадратичную погрешность ?D_СЛ результата измерений диаметра основания конуса D и занести её в графу 7 таблицы 1.

15. Определить среднеквадратичную систематическую погрешность ?D_сист измерений диаметра по формуле:

где ?_приб=0,1мм - приборная погрешность измерительного инструмента, указанная в нём.

16. Найти среднеквадратичную абсолютную погрешность измерений диаметра по формуле:

17. Определить относительную погрешность измерений

18. Занести данные на приборе значения массы призмы m с её стандартной погрешностью m ± ?m.

19. Найти относительную погрешность измерения массы

20. Используя найденные средние значения и , а также заданное значение конуса, определить среднее значение плотности материала призмы по формуле (5), куда вместо h, D и m представляют средние значения указанных величин , и .

21. Провести расчёт относительной погрешности результата измерений

величины плотности , используя формулу

22. Абсолютная погрешность результата:

и представить окончательный результат измерений в следующей форме:

Размещено на Allbest.ru