گزارش کار فیزیک(محاسبه ی آزمایش ارشمیدس)

 آزمایش: قانون ارشمیدس

هدف آزمایش:

اندازه گیری چگالی جامدات

بررسی قانون ارشمیدس و اندازه گیری چگالی مایعات

وسایل آزمایش:

استوانه مدرج، ترازوی یک کفه ای سه اهرمی، اجسام جامد و مایع با چگالی متفاوت

مقدمه:

طبق قانون ارشمیدس هر جسمی که در سیالی قرار گیرد به اندازه ی وزن سیال هم حجم جسم از وزنش کاسته می شود، به عبارت دیگر نیرویی از طرف سیال به جسم وارد می شود و این نیرو باعث می شود که وزن جسم در داخل سیال ( وزن ظاهری) کمتر از مقدار وزن واقعی آن به نظر برسد. وقتی جسم در داخل سیال به حالت شناور و یا در داخل آن به حالت غوطه ور قرار گیرد می توان نوشت:

نیروی وزن سیال هم حجم جسم= نیروی ارشمیدس

F=W=mg=ρvg

محاسبه ی چگالی به کمک قانون ارشمیدس+شرح آزمایش+محاسبه ی نیروی ارشمیدس

در ادامه مطلب

محاسبه ی چگالی به کمک قانون ارشمیدس:

الف) چگالی مایعات: اگر وزن جسمی که در داخل سیال قرار می گیرد، به هر دلیلی تغییر کند، مقدار نیروی ارشمیدس وارده از سیال به جسم نیز به همان اندازه تغییر می کند، پس می توان نوشت:

F=∆w∆

∆(ρvg)=∆(mg)                ρ= ∆m/∆v=m2 – m1 /v2-v1  

ρ∆v=∆m

در این رابطهρ چگالی سیال مورد نظر می باشد. در نتیجه با کمک رابطه فوق می توان چگالی سیال را که جسم در داخل آن قرار می گیرد با اندازه گیری تغییر جرم و حجم ایجاد شده در سیال در اثر قرار گرفتن جسم در داخل آن بدست می آید.

نیروی گرانش همیشه رو به پایینه، نیروی ارشمیدس همیشه رو به بالاست. هراه ااین دو نیرو برابر باشند جسم در آب غوطه ور می شود.

برای تمامی اجسام که به حالت شناور در داخل سیال قرار می گیرند می توان چگالی جسم را به حالت زیر محاسبه کرد برای مثال چوب را در نظر می گیریم که بر روی آب به صورت شناور قرار می گیرد.

 

شرح آزمایش:

الف تعیین چگالی جامدات:

دو جسم جامد را انتخاب می کنیم و توسط ترازو ابتدا آنها را وزن کرده و جرم آنها را به دست می آوریم. سپس استوانه ی مدرجی را به حجم مشخصی درون آن آب می ریزیم، این حجم را یاد داشت کرده و سپس جسم جامدی که وزن آن مشخص است را داخل آن قرار داده و دوباره آن را وزن می کنیم. اختلاف بین v1 و v2 در واقع همان حجم جسم جامد است. که چگالی جسم را ازین طریق به دست می آوریم.

چگالی بدست آمده  برای جسم	حجم جسم	حجم آب داخل استوانه	حجم آب داخل استوانه بدون جرم	جرم جسم	شماره ی آزمایش
=5ρ	4ml	131ml	130ml	20g	1
=8/33ρ	6ml	133ml	130 ml	50g	2

 

 

 

ب)محاسبه ی نیروی ارشمیدس:

ابتدا وزنه ای را به نیروسنج آویزان می کنیم و وزن آن را می خوانیم(W). سپس استوانه س مدرجی را از آب پر می کنیم و جسم آویزان شده از نیرو سنج را داخل مایع قرار دهید تا کاملا غوطه ور شود. جسم نباید به دیواره استوانه برخورد داشته باشد. دوباره وزن جسم را روی نیرو سنج بخوانید.(.(.W’

نیروی ارشمیدس را با استفاده از رابطه ی R=W-W’ بدست آورید. سپس حجم جسم را محاسبه کنید و چگالی آب را با استفاده از رابطه ی R=ρVg بدست آورید. این آزمایش را برای سه جسم با جرم متفاوت انجام دهید و چگالی آب را از هر آزمایش بدست آورید و جدول زیر را کامل کنید:

 

چگال آبρ	R=W-W’	وزن ظاهریW’	وزن W	شماره ی آزمایش
00076/0	03/0	15/0	18/0	1
0010/0	06/0	41/0	47/0	2

 

طبق رابطه ی بالا داریم:

8/9×4×ρ=03/0                                  00076/0=ρ

8/9×6×ρ=06/0                                  8/9=ρ