|
|
20. Mikola Sándor Országos Tehetségkutató Fizikaverseny döntő9. évfolyamGyöngyös, 2001. május 12-15.Mérési feladatSűrűségmérés vonalzóval (!)
Eszközök: - csavaranya, mint nehezék fonállal - fémhenger felfüggesztő kampóval, fonállal - hurkapálca középen átfúrva, gombostű, parafadugó - Bunsen-állvány kémcsőfogóval és rögzítődióval - két főzőpohár, az egyikben víz, a másikban ismeretlen sűrűségű folyadék - műanyagvonalzó - papír és mm-papír
A mérés menete: Az ábra segít az elrendezés összeállításában. A szorítódió és a kémcsőfogóba szorított dugó és a gombostű segítségével a hurkapálca fel-le mozgatható. A hengert a ráerősített fonal segítségével helyezd el a hurkapálca egyik oldalán és egyensúlyozd ki a másik oldalra tett nehezékkel! Tedd a henger alá az edényt a vízzel, és süllyeszd, vagy emeld a Bunsen-állvány mentén úgy, hogy ellepje a víz a hengert. A nehezékkel ismét egyensúlyozd ki. Esetleg az összeállítás emelésével vagy süllyesztésével állítsd be a vízszintes helyzetet. Ezután a nehezékkel egyensúlyozd ki a részben bemerülő hengert is. Az egyes helyzetekhez tartozó x és y értékeket jegyezd fel. Hasonló módon járj el a folyadék sűrűségének meghatározásakor!. Célszerű a távolságokat a pálca vízszintes helyzeténél leolvasni.
Feladatok: 1. Készíts grafikont, ábrázold a folyadékba merülő hosszúságot (y) a nehezék (csavar) erőkarjának (x) függvényében! 2. Határozd meg ez alapján a henger sűrűségét! Ehhez segítséget adunk (A megvalósítás elve) 3. Határozd meg az összeállítás segítségével a másik folyadék ismeretlen sűrűségét. 4. Milyen elrendezéssel javítható a pontosság?
A megvalósítás elve: Legyen az ismeretlen sűrűségű henger magassága h, alapterülete A, tömege M, a csavar tömege m. Ha a tologatható nehezék adott helyzetében kialakult az egyensúly, akkor
g-vel osztva a következőt kapjuk:
A tömegeket kifejezhetjük a megfelelő sűrűséggel és térfogattal, illetve az utóbbit az alapterülettel és a magassággal:
Ez utóbbit, y-x grafikonon ábrázolva, egyenest kapunk. Ennek tengelymetszetéből a henger sűrűsége: (itt jelöli a tengelymetszetet). Ha néhány helyzetben mérünk, az egyenes jól megrajzolható. A hibát becsülhetjük, vagy számolhatjuk. A másik folyadék ismeretlen sűrűsége hasonló eljárással megállapítható.
(Kiss Miklós, Gyöngyös) |
|