Global EE

Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00040286

Задание №17. Лабораторная Работа

Механика

№2. Задание 17

ID: 00040286

Используя весы, мензурку, стакан с водой, цилиндр № 1, соберите экспериментальную установку для измерения плотности материала, из которого изготовлен цилиндр № 1. Абсолютная погрешность измерения массы тела составляет ±0,1 г. Абсолютная погрешность измерения объёма тела равна ±2 см^{3}. В бланке ответов № 2: 1) сделайте рисунок экспериментальной установки для определения объёма тела; 2) запишите формулу для расчёта плотности; 3) укажите результаты измерения массы цилиндра и его объёма с учётом абсолютных погрешностей измерений; 4) запишите значение плотности материала цилиндра.

Источник: ФИПИ

Решение

Собираем установку. Сначала кладём цилиндр № 1 на весы и записываем его массу $m$. Затем наливаем в мензурку воду примерно до середины и записываем начальный уровень $V_1$. Осторожно, на нитке, опускаем цилиндр в мензурку — он должен полностью скрыться под водой и не упираться в стенки — и записываем новый уровень $V_2$.

Почему объём измеряют водой. Плотность — это масса, приходящаяся на единицу объёма вещества. Массу весы дают сразу, а вот объём тела линейкой измерить трудно. Зато погружённое тело поднимает уровень воды ровно на столько, сколько места занимает само: вода «расступается» и показывает объём цилиндра.

Формула. $\rho = \dfrac{m}{V}$, где объём $V = V_2 - V_1$ — разность уровней воды после и до погружения.

Измерения. Массу записываем с погрешностью весов: $m = (m \pm 0{,}1)$ г. Объём — с погрешностью мензурки: $V = (V \pm 2)$ см³. Погрешности указываем обязательно — это отдельный оцениваемый пункт задания.

Расчёт. Делим массу на объём. Допустим, весы показали $71{,}0$ г, а уровень воды поднялся с $50$ см³ до $76$ см³, то есть $V = 26$ см³. Тогда $\rho = \dfrac{71{,}0}{26} \approx 2{,}7$ г/см³, а в системе СИ — $2700$ кг/м³ (умножили на 1000). У вашего цилиндра получатся свои числа, но порядок действий тот же.

Ответ

Расчётная формула: $\rho = \dfrac{m}{V}$, где $m$ — масса цилиндра № 1, найденная взвешиванием на весах, а $V = V_2 - V_1$ — объём, определённый по подъёму уровня воды в мензурке. Прямые измерения записывают с погрешностями: $m = (m \pm 0{,}1)$ г и $V = (V \pm 2)$ см³. Например, при $m = (71{,}0 \pm 0{,}1)$ г и $V = (26 \pm 2)$ см³ плотность $\rho \approx 2{,}7$ г/см³ $= 2700$ кг/м³.