32782

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ ПРИ ПОМОЩИ КАТЕТОМЕТРА

Лабораторная работа

Физика

ЦЕЛЬ И МЕТОД РАБОТЫ научиться работать с катетометром В 630; определить плотность жидкости с помощью катетометра используя метод сообщающихся сосудов. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ Плотность жидкости можно определить с помощью сообщающихся сосудов. 1 поверх жидкости известной плотности  наливают в оба колена исследуемую жидкость неизвестной плотности .

Русский

2013-09-05

1.2 MB

31 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

СЕВМАШВТУЗ

ФАКУЛЬТЕТ:IV

КАФЕДРА: ФИЗИКИ

Лабораторная работа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ

ПРИ ПОМОЩИ КАТЕТОМЕТРА

СЕВЕРОДВИНСК

2002

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ

ПРИ ПОМОЩИ КАТЕТОМЕТРА

1. ЦЕЛЬ И МЕТОД  РАБОТЫ

-научиться работать с катетометром В - 630;

-определить плотность жидкости с помощью катетометра, используя метод сообщающихся сосудов.

  1.  ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Плотность жидкости можно определить с помощью сообщающихся сосудов. С этой целью в U – образную трубку (рис. 1) поверх жидкости известной  плотности наливают в

оба колена исследуемую жидкость

неизвестной плотности .                                     

       Известно, что столб жидкости

высотой  h создаёт так называемое

гидростатическое давление P,

равное

                  P=gh,      (1)

где - плотность жидкости, кг/м;

g - ускорение свободного падения,

м/с.

        Положение уровня жидкости     Рис. 1

в колене  трубки фиксируется на вертикальной шкале в виде координаты y.

По закону Паскаля во всех точках однородной жидкости, лежащих на одном горизонтальном уровне, давление одно и то же. Это означает, что применительно к рис. 1 давления РВ и PС в точках В и С соответственно, лежащих на одном уровне А, который проведён через нижнюю границу раздела двух жидкостей, равны:

     РВ = PС      (2)

Давление РВ создаётся столбом жидкости неизвестной плотности  высотой  h32 =  у3- у2  и столбом жидкости известной плотности высотой

h21 = y2- y1. Тогда с учётом (1) получаем:

  РВ = gh32 + gh21 = g (y3- y2) + g (y2- y),   (3)

здесь y, y, y- координаты соответствующих уровней (границ раздела между жидкостями).

          Давление PС создаётся столбом жидкости неизвестной плотности . Исходя из уравнения (1), записываем

PС = gh41= g (y4- y),       (4)

где h= (y- y).

Подставляя (4) и (3) в (2), после преобразований получим

    = = .

 Следовательно, для определения плотности исследуемой жидкости достаточно определить координаты уровней y, y, y, y и вычислить  по известной плотности  и этим координатам.

 Точность результата определяется точностью измерений y, y, y, y и значения .

  1.  ОПИСАНИЕ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ

Принцип работы прибора основан на сравнении измеряемой длины (расстояние между двумя точками объекта) с миллиметровой шкалой прибора путём последовательного визирования визирной трубы на начало и конец измеряемого отрезка.

Катетометр состоит из основания, колонки и измерительной каретки с визирной трубой и отсчётным микроскопом (рис. 2).

Внутри основания 18 на специальных шариках установлена колонка 3. Колонку можно поворачивать вокруг вертикальной оси с помощью рукоятки 16. Микрометрическая подача колонки осуществляется вращением винта 20 при закреплённом винте 21 и отпущенном винте 17.

Измерительная каретка 8, несущая визирную трубу 13 и отсчётный микроскоп, перемещается по колонке на шарикоподшипниках, расположенных под углом 120. Грубое перемещение каретки по вертикали производится от руки при откреплённом винте 7, точное – с помощью микрометрического винта 4 при закреплённом винте 7. Каретка уравновешена противовесом, расположенным внутри колонки. Противовес соединён с кареткой стальным тросом 10, переброшенным через направляющий ролик 9.

Оптическую систему прибора составляет визирная труба, отсчётный микроскоп и система блока уровня (рис. 2).

Визирная труба, блок уровня и отсчётный микроскоп смонтированы на одной каретке. Визирование на выбранные точки измеряемого объекта осуществляется перемещением каретки по колонке вдоль миллиметровой шкалы, а также вращением колонки вокруг вертикальной оси.

Визирная труба имеет фокусирующую линзу, с помощью которой осуществляется наводка на резкость изображения выбранных точек измеряемого объекта. Фокусирующая линза перемещается вращением маховика II. Внизу на тубусе визирной трубы жестко укреплён высокоточный цилиндрический уровень 14. Уровень согласован с визирной осью визирной трубы так, что при совмещении изображений концов пузырька уровня, как показано на рис. 4, визирная ось принимает строго горизонтальное положение.

Установка визирной трубы в вертикальной плоскости по уровню производится микрометрическим винтом 15.

Наводка на резкость изображений масштабной сетки, штрихов шкалы, измеряемого объекта и пузырька уровня, наблюдаемых в одном поле зрения, производится окуляром 6. Окуляр имеет диоптрийную шкалу с пределами наводки   5 диоптрий.

  1.  ПОРЯДОК РАБОТЫ С КАТЕТОМЕТРОМ

Работа прибором производится следующим образом:

- проверьте заземление трансформатора;

- подключите трансформатор 1 в розетку сети питания;

- включите вилку прибора в розетку трансформатора 1;

- открепите винт 7 и переместите измерительную каретку 8 на уровень выбранной точки объекта;

- установите окуляр визирной трубы на резкость изображений масштабной сетки, шкалы и пузырька воздуха в уровне;

- произведите наводку на резкость изображения измеряемого объекта, пользуясь маховиком 2. Затем с помощью микрометрического винта 4, при закреплённом винте 7, произведите точную наводку визирной трубы на выбранную точку объекта;

  •  наблюдая в окуляр, совместите изображения концов пузырька уровня винтом 15.

Сетка визирной трубы имеет перекрестие, левый горизонтальный штрих которого выполнен в виде углового биссектора (рис. 5).

При наводке визирной трубы, выбранная точка объекта должна располагаться точно посредине углового биссектора на уровне горизонтального штриха.

При точной наводке следите за тем, чтобы концы пузырька уровня образовали дугу.

В поле зрения окуляра одновременно видны изображения двух штрихов миллиметровой шкалы, обозначенных крупными цифрами и масштабная сетка.


1
– трансформатор

2 – уровень

3 – колонка

4 – винт микрометрический

5 – осветитель

6 – окуляр

7 – винт

8 – каретка

9 – ролик

10 – трос

11 – маховичок

12 – линза насадочная

13 – труба визирная

14 – уровень

15 – винт микрометрический

16 – рукоятка

17 – винт

18 – основание

19 – регулируемая опора

20 – винт

21 – винт

  Рис. 2

    Рис.. 3

 

         а)    б)

Рис. 6        Рис. 5        Рис. 4

Снимите первый отсчёт по шкале и масштабной сетке. Индексом для отсчёта целых миллиметров служит нулевой биссектор десятых долей миллиметра. На рис. 6  162-й штрих шкалы прошёл нулевой биссектор, а ближайший большой штрих ещё не дошёл до него. Отсчёт равен 162 мм плюс отрезок от 162-го штриха до нулевого биссектора. В этом отрезке число десятых долей миллиметра обозначено цифрой последнего пройденного биссектора десятых долей миллиметра, в данном случае – цифрой 2. Отсчёт десятых и сотых долей миллиметра производится в горизонтальном направлении сетки там, где миллиметровый штрих шкалы расположен точно посредине биссектора. На рисунке миллиметровый штрих находится между четвёртым и шестым делениями масштабной сетки, что соответствует 0,05 мм. Окончательный отсчёт равен 162,25 мм.

Затем, переместив каретку по колонке, наведите визирную трубу на вторую точку измеряемого объекта и, проверив установку трубы по цилиндрическому уровню, снимите второй отсчёт. Разность между двумя отсчётами даст величину измеряемого отрезка. Для повышения точности измерения отсчёта повторите несколько раз и определите их среднее значение.

4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

  1.  Изучить устройство и работу катетометра В - 630.
  2.  Отрегулировать установку катетометра по уровням, отфокусировать окуляр зрительной трубы.
  3.  Направить зрительную трубу на вершину нижнего мениска (помня, что зрительная труба катетометра даёт обратное изображение, т.е. повёрнутое сверху вниз и справа налево) и получить его резкое изображение на уровне горизонтального штриха сетки-перекрытия, после чего закрепить каретку винтом 7. При точной наводке регулировать положение трубы винтом 4.
  4.  Включить в сеть через трансформатор лампу подсветки отсчётного микроскопа и отфокусировать его окуляр.
  5.  Произвести отсчёт по масштабной сетке микроскопа три раза для каждого уровня менисков, записав результаты измерений в таблицу.
  6.  Определить по комнатному термометру температуру, при которой производится работа.
  7.  Определить плотность известной жидкости (ртути), расположенной в U – образной трубке, при температуре опыта по формуле

, где = 0,00018 ;

кг/м   при .

  1.  Вычислить значение плотности исследуемой жидкости по формуле (1).
  2.  Найти среднее значение плотности исследуемой жидкости.

ТАБЛИЦА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ВЫЧИСЛЕНИЙ

t,C

, кг/м

y, м

y, м

y, м

у, м

, кг/м

, кг/м

1

2

3

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1.  Что показывает плотность вещества?
  2.  Сформулировать закон сообщающихся сосудов.
  3.  Как производится отсчёт высоты уровня выбранного объекта?
  4.  Вывести формулу для . Изменится ли расчётная формула, если одна из трубок будет наклонена или заменена более широкой?

ПРАВИЛА ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

  1.  Не приступать к работе без разрешения преподавателя.
  2.  Перед включением проверить исправность электрической цепи.
  3.  Не касаться оптических стёкол.
  4.  При работе руководствоваться методическим описанием.
  5.  Не вскрывать стенд с манометрами.
  6.  После работы установку привести в исходное состояние.

Описание составил доцент Юрин Ю.М.

Описание откорректировал ст. преподаватель Шерстобитов И.В.___________

Зав. кафедрой доцент Горин С.В.__________________

Февраль 2002 г.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

84944. Тварини – частина живої природи. Види тварин. Спостереження за тваринами 62 KB
  Мета: Формувати поняття «тварини-живі організми»; поняття про види тварин; розвивати вміння спостерігати за тваринами, увагу, кмітливість; виховувати дбайливе ставлення до тварин. Обладнання: малюнки із зображенням тварин, картки з завданням, мікрофон, фільм про тварин, проектор, комп’ютер.
84945. «Шукачі скарбів». Виховна година, присвячена 175-річниці з Дня народження Марка Твена 116 KB
  Мета: виховувати шанобливе ставлення до книг; виховувати такі почуття, як дружба, відповідальність, любов. Тип заняття: брейн-ринг Обладнання: уривки художніх фільмів, видання книжок М.Твена для дітей,; декорації: паркан, квіти, скриня із кульками «доброта», «щирість», «відданість», «підприємливість»...
84946. Масляна. Складання розповіді 31.5 KB
  Навчити будувати зв’язну розповідь за опорними словами та малюнками, вдосконалювати вміння висловлюватися реченнями, активізувати і поповнити словниковий запас, висловлювати свої думки в логічній послідовності, формувати навички усного і писемного мовлення, закріпити уміння добирати прикметники...
84947. Написання твору за картиною Р.Г.Романова «Зимовий ліс» 3.32 MB
  Організація учнів до уроку. Створення позитивного настрою. З хорошим настроєм, бажанням вчитися та пізнати щось нове розпочнемо наш з вами урок. Станьте, діти, всі рівненько, Посміхніться всім гарненько, Привітайте гостей, що до нас завітали. Хочу чути, чого б ви сьогодні їм всім побажали?
84948. Творческий интеллектуальный конкурс «Мисс Осень – 2010» 35.5 KB
  Цель конкурса: сформировать познавательные, личностные, социальные, творческие компетентности учащихся; способствовать развитию у учащихся творческих и интеллектуальных способностей; воспитывать чувство коллективизма, толерантности, умение работать в группе, отстаивать свою точку зрения, принимать решения.
84949. Творчість класного керівника 164.5 KB
  Ефективність роботи класного керівника визначається тим якою мірою навчально-виховний процес забезпечує розвиток творчих здібностей кожної дитини формує творчу особистість і готує її до творчої пізнавальної та суспільно трудової діяльності.
84950. Українська хата. Традиційна культура українців у побуті 203 KB
  Мета. Познайомити учнів з естетикою побуту українців; розширити уявлення про українську оселю, ужиткові речі, одяг, предмети побуту; сприяти розвитку у підростаючого покоління здібностей сприймати прекрасні скарби, створені художнім генієм українського народу, прилучати дітей до світу краси...
84951. Все починається з мами 50.5 KB
  Мета: удосконалювати навички виразного читання, збагачувати словниковий запас, розвивати уміння давати оцінні судження; виховувати пошану і любов до мами. Обладнання: прислів’я на картках, вислови видатних людей про маму.