Измерение и сравнение плотности

Физика · 7 класс. Изучите схему, разберите примеры и проверьте себя.

План опыта

Для определения плотности измеряют массу и объём одного и того же образца. Массу находят взвешиванием. Объём тела простой формы можно вычислить по измеренным размерам: например, у прямоугольного бруска V = abc. Неправильную форму удобно исследовать методом вытеснения жидкости, если образец подходит для такого опыта.

Объём погружением

Пусть до погружения показание мензурки 40 мл, после полного погружения — 60 мл. Объём тела равен разности: 60 − 40 = 20 мл = 20 см³. Нельзя складывать показания. Тело должно полностью погрузиться, не растворяться и не впитывать выбранную жидкость; нужно исключить пузырьки, перелив и заметные потери. При частичном погружении измеряется объём только погружённой части.

От измерений к плотности

Если масса подходящего образца 54 г, а вытесненный объём 20 см³, плотность равна 54/20 = 2,7 г/см³, или 2700 кг/м³. Показания считывают на уровне глаз по правилам прибора; для воды обычно ориентируются на нижнюю часть мениска. В рисунке показаны условные шкалы с шагом 10 мл, которые позволяют прочитать 40 и 60 мл.

Жидкость и масса тары

Для жидкости сначала измеряют её объём, затем находят массу с учётом тары. Если пустой стакан 80 г, стакан со 100 мл жидкости 160 г, масса жидкости 80 г. Плотность равна 80/100 = 0,8 г/см³ = 800 кг/м³. Использовать в числителе общую массу 160 г было бы ошибкой.

Полости и вывод о составе

Если внешний объём включает закрытую полость, m/V даёт среднюю плотность всего предмета. Низкое значение не доказывает, что металл имеет именно такую плотность. Совпадение результата с таблицей также не доказывает состав однозначно: разные вещества и смеси могут иметь близкие значения, а измерения содержат погрешность. Нужны дополнительные признаки и проверка образца.

Как улучшить измерение

Проверьте ноль весов, массу тары и единицы. Выберите мензурку с подходящей шкалой и достаточным запасом объёма. Уберите пузырьки и убедитесь, что образец пригоден к полному погружению. Повторные наблюдения помогают заметить случайные расхождения, но сами по себе не устраняют неверную калибровку, ошибку тары или постоянное неправильное считывание шкалы.

Проверьте себя