Global EE

Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00040530

Задание №17. Лабораторная Работа

Механика

№2. Задание 17

ID: 00040530

Используя весы, мензурку, стакан с водой, цилиндр № 4, соберите экспериментальную установку для измерения плотности материала, из которого изготовлен цилиндр № 4. 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. Кладём цилиндр № 4 на весы и записываем массу $m$. Затем берём мензурку, наливаем воду и записываем её начальный уровень $V_1$. Опускаем цилиндр на нитке в мензурку так, чтобы он весь ушёл под воду и не упирался в стенки, и записываем новый уровень $V_2$.

Почему так. Плотность отвечает на вопрос «сколько массы упаковано в единицу объёма». Массу весы дают напрямую. Объём цилиндра проще всего измерить через воду: погружённое тело поднимает уровень ровно на свой объём — вода вытесняется именно на столько места, сколько занимает тело.

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

Измерения. Массу записываем с погрешностью весов: $m = (m \pm 0{,}1)$ г; объём — с погрешностью мензурки: $V = (V \pm 2)$ см³. Обе величины обязательно с погрешностями, иначе задание засчитают не полностью.

Расчёт. Делим массу на объём. Пусть весы показали $63{,}0$ г, а уровень воды поднялся с $40$ см³ до $48$ см³, то есть $V = 8$ см³. Тогда $\rho = \dfrac{63{,}0}{8} \approx 7{,}9$ г/см³, а в СИ — около $7900$ кг/м³. Такая плотность бывает у стали. У вашего цилиндра числа будут свои.

Ответ

Расчётная формула: $\rho = \dfrac{m}{V}$, где $m$ — масса цилиндра № 4 (весы), $V = V_2 - V_1$ — его объём (по подъёму уровня воды в мензурке). Прямые измерения с погрешностями: $m = (m \pm 0{,}1)$ г, $V = (V \pm 2)$ см³. Например, при $m = (63{,}0 \pm 0{,}1)$ г и $V = (8 \pm 2)$ см³ плотность $\rho \approx 7{,}9$ г/см³ $\approx 7900$ кг/м³. Значение зависит от материала выданного цилиндра; порядок действий — взвесить, найти объём по вытесненной воде, поделить.
Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00040530 | Global EE