Визначення густини твердих тіл правильної геометричної форми
Мета роботи: навчитися вимірювати довжину та масу твердих тіл з метою визначення густини речовини та набути навики обробки результатів непрямих вимірювань.
Необхідні прилади і матеріали: технічні та торсійні ваги, штангенциркуль, мікрометр, зразки тіл різних геометричних форм.
Короткі теоретичні відомості
Густиною речовини називається величина, рівна відношенню маси тіла m до його об'єму V; тобто величина, рівна масі одиниці об'єму цієї речовини.
(1)
У системі СІ густина вимірюється в кг/м3.
Маса відноситься до числа не багатьох величин, значення яких можуть бути визначені безпосереднім (прямим) вимірюванням за допомогою зважування на вагах. Навпаки, об'єми тіл визначається шляхом непрямих вимірювань. У разі тіл правильної геометричної форми (циліндри, призми, кулі, конуси і т.п.) об'єм тіла знаходять з вимірювань його лінійних розмірів. Ці розміри можна визначити безпосередньо за допомогою різних вимірювальних інструментів. Якщо ж потрібно визначити густину речовини зразка неправильної форми, або, наприклад, для сипучих тіл, то обчислення об'єму через лінійні розміри неможливе, і тоді використовують інші методи. Серед них, так званий, пікнометричний метод, в якому вимірювання об'єму замінюється серією зважувань.
Об’єми тіл правильної геометричної форми визначають за відповідними формулами з геометрії. Оскільки об’єм прямокутного паралелепіпеда , об’єм циліндра , а об’єм кулі , то для визначення густини перелічених тіл відповідно отримаємо:
· для прямокутного паралелепіпеда:
, (1а)
де а і b – довжини та ширина основи паралелепіпеда, h – висота паралелепіпеда, m – його маса;
· для циліндра:
, (1б)
де d – діаметр основи, h – висота циліндра, m – його маса;
· для кулі:
, (1в)
де d – діаметр кулі, m – її маса.
Ці формули і будуть нашими розрахунковими формулами.