Global EE

Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00040496

Задание №17. Лабораторная Работа

Механика

№2. Задание 17

ID: 00040496

Используя весы, мензурку, стакан с водой, цилиндр № 2, соберите экспериментальную установку для измерения плотности материала, из которого изготовлен цилиндр № 2. 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. Ставим весы на ровный стол и взвешиваем цилиндр № 2 — это даёт массу $m$. Затем наливаем в мензурку воду (примерно до половины) и записываем начальный уровень $V_1$. Аккуратно, на нитке, опускаем цилиндр в воду так, чтобы он утонул целиком и не касался стенок, и записываем новый уровень $V_2$.

Почему так. Плотность показывает, сколько массы приходится на единицу объёма вещества. Массу даёт прямое взвешивание. Объём тела неправильной формы удобнее всего измерять «по вытесненной воде»: тело выталкивает ровно столько воды, сколько занимает само, поэтому уровень в мензурке поднимается на объём цилиндра.

Формула. $\rho = \dfrac{m}{V}$, где объём находим как $V = V_2 - V_1$.

Измерения. Массу записываем с погрешностью весов: $m = (m \pm 0{,}1)$ г. Объём — с погрешностью мензурки: $V = (V \pm 2)$ см³. Обе величины обязательно фиксируем вместе с погрешностями, иначе эксперимент считается неполным.

Расчёт. Делим массу на объём. Пусть, например, весы показали $54{,}0$ г, а уровень воды поднялся с $40$ см³ до $60$ см³, то есть $V = 20$ см³. Тогда $\rho = \dfrac{54{,}0}{20} = 2{,}7$ г/см³. Чтобы перевести в систему СИ, умножаем на $1000$: $\rho = 2700$ кг/м³. У вашего цилиндра числа будут свои — важно, что порядок действий именно такой.

Ответ

Расчётная формула: $\rho = \dfrac{m}{V}$, где $m$ — масса цилиндра № 2, измеренная на весах ($\pm 0{,}1$ г), $V$ — его объём, найденный по мензурке как разность уровней воды: $V = V_2 - V_1$ ($\pm 2$ см³). Прямые измерения записывают в виде $m = (m \pm 0{,}1)$ г и $V = (V \pm 2)$ см³. Плотность получают делением массы на объём; результат в г/см³ переводят в кг/м³ умножением на 1000. Например, при $m = (54{,}0 \pm 0{,}1)$ г и $V = (20 \pm 2)$ см³ получается $\rho = 54{,}0/20 = 2{,}7$ г/см³ $= 2700$ кг/м³.