Измерение средней плотности вещества

ρ = m/V, V = V₂ − V₁

Цель работы

Определить плотность неизвестного образца по независимым измерениям массы и объёма.

Теоретические сведения

Масса, объём и плотность

Плотность показывает, какая масса приходится на единицу объёма вещества. Для однородного тела она определяется отношением массы к объёму:

ρ = \frac{m}{V}

$ρ$ — плотность (кг/м³);
$m$ — масса тела (кг);
$V$ — объём тела (м³).

Если тело состоит из нескольких веществ, это отношение даёт его среднюю плотность. Поэтому одинаковые по объёму тела могут иметь разную массу, а одинаковые по массе — разный объём.

Измерение объёма погружением

При полном погружении непористого тела объём вытесненной жидкости равен объёму тела. Его находят по разности показаний объёмной шкалы:

V = V_{2} - V_{1}

Здесь $V_{1}$ — показание до погружения, $V_{2}$ — после полного погружения. При частичном погружении разность соответствует только погружённой части, поэтому использовать её как полный объём нельзя.

Условия определения плотности

Массу измеряют весами до погружения. Тело не должно растворяться, впитывать жидкость или удерживать пузырьки воздуха; жидкость не должна выливаться из сосуда. Для результата в кг/м³ массу переводят в килограммы, а объём — в кубические метры: $1 г = 1 0^{- 3} кг$ и $1 см^{3} = 1 0^{- 6} м^{3}$ .

Подготавливаем формулы…

Порядок работы

Выберите режим измерения плотности и образец A. Оставьте его над водой; запишите массу на весах и начальный объём по шкале сосуда.
Полностью погрузите образец, сохранив натяжение нити. Запишите новый объём; самостоятельно найдите объём образца и переведите единицы в СИ.
Рассчитайте плотность. Повторите измерение после извлечения и повторного погружения; затем исследуйте образцы B и C. Оцените влияние округления шкалы.
Сформулируйте вывод по измерениям: укажите результат, сохранённые условия и ограничения модели.

Эксперимент

Тело в воздухе

Дерево / железоВода · 1000 кг/м³

Таблица измерений

Записей: 0

Результаты измерений эксперимента
№	m, кг	№ж	h₀, мм	h, мм	P, Н	V₀, см³	V₁, см³	№	Действия

Пока нет измерений

Нажмите «Измерить» в эксперименте.

График

Ось XОсь Y₁Ось Y₂Вид графика

График появится после измерений

Ответ

В режиме «Плотность образца» выберите A. По массе на весах и приросту объёма воды при полном погружении найдите плотность образца. Ответ в кг/м³ до целых.

Вопрос для размышления

Почему измерение объёма по вытесненной воде подходит и для тела неправильной формы?