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

29 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

84854. Слова, які називають ознаки предметів (прикметники). Роль прикметників у мовленні 54 KB
  Мета: Познайомити учнів з лексичним значенням слів, які називають ознаки предметів, формувати вміння ставити до них запитання, добирати їх. Розвивати увагу, спостережливість, інтерес до навчання, мову учнів, виховувати старанність.
84855. Урок розвитку звязного мовлення. Мову рідну я вивчаю, її люблю, не забуваю. Рідну мову буду знати,берегти і поважати. Іменники у нашому мовленні 42.5 KB
  Іменники у нашому мовленні Мета: закріпити та розширити уявлення дітей про слова назви предметів та явищ вправляти у вживанні іменників у мовленні; донести до дітей думку що рідна мова займає гідне місце серед мов світу сприяти збагаченню та активізації словника школярів; виховувати інтерес до вивчення української мови почуття гордості за рідну мову. А ви скільки мов знаєте Українську дехто російську англійську Спробуйте перекласти українською мовою слова: Я очень люблю свой родной город. Вслухайтеся як звучать слова: кохання...
84856. Слова – назви предметів (узагальнюючий урок-дослідження) 123.5 KB
  Повторити і поглибити знання учнів про слова, які є назвами предметів, використавши елементи мовного дослідження; удосконалювати вміння розпізнавати ці слова серед інших слів. Закріпити правопис імен, прізвищ, по батькові людей; кличок тварин; назв міст, сіл, річок.
84857. Власні і загальні іменники 109.5 KB
  Мета: розкрити поняття «власні» та «загальні» іменники, вчити розрізняти власні іменники від загальних, працювати з деформованими реченнями, розвивати навички розрізнювати іменники серед інших частин мови, розвивати навички каліграфічного письма, інтерес до предмету; виховувати повагу до професії кухаря.
84858. Позначення м’якості приголосних перед О знаком м’якшення (Ь). Перенос слів із Ь 68.5 KB
  Мета. Виробляти в учнів навички літературної вимови і правильного написання слів із м’якими приголосними звуками, які пом’якшує знак м’якшення; вчити позначати м’якість приголосних перед o та переносити слова зі знаком м’якшення; розвивати усне й писемне мовлення учнів...
84859. Уявлення про слова, які виражають ознаки предметів 44 KB
  Ознайомити учнів з лексичним значенням слів, які відповідають на питання який?, яка?, які? Формувати вміння ставити питання до слів; впізнавати предмет за його ознаками; засвоювати правопис нових слів; розвивати мовлення; виховувати любов до рідної мови.