Fyzika Meranie hustoty pevnej látky
Teória:
Telesá z rôznych látok rovnakého objemu majú rozličnú hmotnosť. Súvisí
to s vnútornou štruktúrou látok. Podielom hmotnosti a objemu rôznych homogénnych telies z istej látky sa dostávame ku stálemu číslu, konštanty, ktorá sa nazýva hustota látky. Hustotu látky vypočítame, ak delíme hmotnosť m ľubovolného telesa z tejto látky jeho objemom V:
V=r2.v =(d/2)2.v d- priemer valca
m/V v- výška valca
[]=kg.m-3 -jednotka hustoty r- polomer valca
Úloha:
Určte hustotu pevnej látky ( odmerajte objem a hmotnosť danej látky). Zistenú hodnotu porovnajte s hodnotou uvedenou v tabuľkách.
Pomôcky:
homogénny valček, laboratórne váhy a závažia, posuvné meradlo s nóniom (, prípadne mikrometrické meradlo)
Postup:
1. Najprv odmeriame pomocou posuvného meradla s nóniom výšku a priemer valca (-päť meraní-), potom budeme postupovať ako podľa príkladu 3 v prvom cvičení, kde si z nameraných hodnôt vypočítame objem valca a výsledok uvedieme v tvare neúplného čísla. Ďalej pomocou laboratórnych váh a závaží zistíme hmotnosť valca (-päť meraní-) a výsledok tiež vyčíslime v tvare neúplného čísla. Ako v príklade 4 v prvom cvičení vypočítame podielom vypočítaných hodnôt hustotu telesa, tiež v tvare neúplného čísla.
2. Vypočítame relatívnu odchýlku meranej hustoty a potom odchýlku meranej hustoty.
3. Výslednú hodnotu vyjadríme pomocou intervalu.
4. ( Porovnáme nameranú hodnotu s údajom v tabuľkách a zistíme o aký druh materiálu sa jedná. Ak sa nemeraná hodnota bude líšiť budeme uvažovať o možných nepresnostiach našich meraní. Budeme rozmýšľať o možnom odstránení chýb merania.
) Tabuľka nameraných hodnôt a aritmetických
priemerov:
Číslo m m d v V V
merania kg kg m m m3 m3 kg.m3
1. 123825.10-6 (-)26,0.10-6 24,05.10-3 35,10.10-3 15937.10-9 (-) 66.10-9 7770
2. 123850.10-6 (-) 1,0.10-6 24,15.10-3 35,05.10-3 16047.10-9 44.10-9 7718
3. 123860.10-6 9,0.10-6 24,10.10-3 35,00.10-3 15958.10-9 (-) 45.10-9 7762
4. 123870.10-6 19,0.10-6 24,00.10-3 35,15.10-3 15893.10-9 (-) 110.10-9 7795
5. 123850.10-6 (-) 1,0.10-6 24,20.10-3 35,20.10-3 16182.10-9 179.10-9 7655
Súčet 619255.10-6 56,0.10-6 120,50.10-3 175,50.10-3 80017.10-9 444.10-9 38700
Aritm. priemer 123851.10-6 11,2.10-6 24,10.10-3 35,10.10-3 16003.10-9 89.10-9 7740
Výpočty priemernej a relatívnej odchýlky meraní:
Odchýlky pre meranie hmotnosti valca laboratórnymi váhami:
m=m+ m= (123851,0.10-6+11,2.10-6) kg
m=( m/m).100%= (11,2.10-6/ 123851,0.10-6).100%=0,009%
Odchýlky pre meranie objemu valca meraním posuvným meradlom s nóniom:
V=V+ V= (16003.10-9+89.10-9) m3
V=( V/V).100%= (89.10-9/ 16003.10-9).100%=0,556 %
Priemerná a relatívna odchýlka meranej hustoty:
m/V= 123851,0.10-6kg/ 16003.10-9 m3= 7740 kg.m-3
m+V).100%= ( ( m/m)+ ( V/V)].100%= 0,565%
7 740 kg.m-3. 0,565%= 43,73 kg.m-3
=+ = (7740,00+43,73) kg. m3
Výsledná hodnota vo forme intervalu:
<- + kg.m-3 kg.m-3
Hodnota hustoty zodpovedá približnej hustote železa.
Hodnota hustoty železa je : 7860 kg.m-3.
Záver:
Zistená hodnota sa blíži k hodnote hustoty železa. Meranie nebolo dostatočne presné a tak sa minimálne líši o 76 kg.m-3 a maximálne o 164 kg.m-3. Tento rozdiel je dosť veľký. Ako ukázali jednotlivé výpočty v relatívnej odchýlke merania hmotnosti a objemu telesa nespočíva prevdepodobne iba len v chybách meracích zariadeniach. Odchýlky boli malé a mali by sa aspoň vtesnať do bližšieho intervalu k hustote uvedenej v tabuľkách. Možné chyby nastali v zaokrúhlovaní a v malých jednotkách ako m.10-9 a kg.10-6. Jednotlivé chyby sa mohli vyvinúť kvôli malému množstvu železa, ktoré bolo dané k dispozíci, samozrejme sčasti by sa to dalo vylepšiť presnejším meraním a to mikrometrickým meradlom a digitálnymi váhami, ale podľa môjho názoru by aj tak vznikali rozdiely medzi takto vzniknutou hodnotou a hodnoto v tabuľke.
Stále by bolo dané malé množstvo látky v nie najlepšom stave so špinou a zárezmi, prípadne hrboľmi na hranách telesa.
Zosumarizovane chyby by sa dali odstrániť väčším a presnejším valcom železa a presnejšími meradlami.
|
