7η ΗΜΕΡΙΔΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΩΝ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΩΝ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΟΜΑΔΑ... ΟΝΟΜΑΤΕΠΩΝΥΜΑ ΜΑΘΗΤΩΝ/ΤΡΙΩΝ: 1. 2. 3. 1 η Δραστηριότητα Υπολογισμός της πυκνότητας στερεού σώματος Ο Σκοπός της άσκησης Ο σκοπός στην άσκηση αυτή είναι ο πειραματικός υπολογισμός της πυκνότητας ενός μεταλλικού κυλίνδρου με δύο (2) τρόπους. Το Θεωρητικό πλαίσιο Πυκνότητα ενός υλικού πού έχει μάζα m και όγκο V ονομάζεται το πηλίκο και συμβολίζεται με το γράμμα d ( density), δηλαδή: Ηλεκτρονικός ζυγός Διαστημόμετρο/παχύμετρο Μεταλλικός κύλινδρος Ογκομετρικός κύλινδρος των 100 ml Υδροβολέας με νερό Κομμάτι απο λεπτή κλωστή Τα απαραίτητα υλικά: d m V Πειραματική διαδικασία και υπολογισμοί 1)Ζυγίστε με τον ηλεκτρονικό ζυγό το μεταλλικό κύλινδρο: m=. Γράψτε την τιμή στους πίνακες A και. B 2)Με το διαστημόμετρο μετρήστε το ύψος (h) και τη διάμετρο (δ) της βάσης του μεταλλικού κυλίνδρου σε εκατοστά (cm). Γράψτε τις τιμές στον πίνακα A. h = δ=... m V Ε Π Ι Μ Ε Λ Ε Ι Α Α Σ Κ Η Σ Η Σ Φ Υ Τ Τ Α Σ Γ. Φ Υ Σ Ι Κ Ο Σ P a g e 1 7
3)Υπολογίστε τον όγκο του κυλινδρικού μετάλλου από την εξίσωση: V ( ) 2 2 h Δίνεται π = 3,14. V =.. 4)Υπολογίστε τη πυκνότητα σε g/cm 3 : d = 5)Καταγράψτε τις τιμές στον πίνακα A. ΠΙΝΑΚΑΣ A m (g) δ (cm) h (cm) V (cm 3 ) d (g/cm 3 ) 6) Γεμίστε τον ογκομετρικό κύλινδρο με νερό μέχρι την ένδειξη 40 ml 7)Βάλτε προσεκτικά ( με τη βοήθεια της κλωστής) το μεταλλικό κύλινδρο μέσα στον ογκομετρικό κύλινδρο χωρίς να χυθεί νερό από την ποσότητα που έχετε βάλει. Γράψτε την τιμή του συνολικού όγκου (νερού και μεταλλικού κυλίνδρου) στον πίνακα B: V νερού +κυλίνδρου =... 8)Υπολογίστε τον όγκο και στη συνέχεια την πυκνότητα του μεταλλικού κυλίνδρου.... 9)Καταγράψτε τις τιμές στον πίνακα B. 10)Με βάση τις τιμές που καταγράψατε στο ΠΊΝΑΚΑ Β υπολογίστε τη πυκνότητα d... ΠΙΝΑΚΑΣ B m (g) V νερού αρχικά (cm 3 ) V νερού +. κυλίνδρου (cm 3 ) V κυλίνδρου (cm 3 ) d (g/cm 3 ) 3) Ο πίνακας Γ έχει τις θεωρητικές τιμές της πυκνότητας των μετάλλων. ΠΙΝΑΚΑΣ Γ Υλικό-μέταλλο Πυκνότητα Αλουμίνιο 2,7 g/cm 3 Χαλκός 8,9 g/cm 3 Σίδηρος 7,8 g/cm 3 Μόλυβδος 11,3 g/cm 3 Ποίο είναι το υλικό του μεταλλικού κυλίνδρου;... Ε Π Ι Μ Ε Λ Ε Ι Α Α Σ Κ Η Σ Η Σ Φ Υ Τ Τ Α Σ Γ. Φ Υ Σ Ι Κ Ο Σ P a g e 2 7
4)Να υπολογίσετε την επί τοις εκατό απόκλιση από τη θεωρητική τιμή των τιμών πυκνότητας που καταγράψατε στους πίνακες Ι και ΙΙ μέσω του λόγου: d d θεωρ 100% d θεωρ Που εκτιμάτε ότι οφείλονται αυτές οι αποκλίσεις; 2 η Δραστηριότητα Υπολογισμός της πυκνότητας υγρού Ο Σκοπός της άσκησης Ο σκοπός στην άσκηση αυτή είναι ο πειραματικός υπολογισμός της πυκνότητας ενός υγρού. Το Θεωρητικό υπόβαθρο Η μάζα και το βάρος ενός σώματος συνδέονται με τη σχέση B=m g όπου g είναι επιτάχυνση της βαρύτητας (g=10m/s 2 ). Όταν βυθίζουμε ένα σώμα σε ένα υγρό ή αέριο (ρευστό), τότε το ρευστό ασκεί πάνω στο σώμα μια δύναμη πού ονομάζεται άνωση. Η άνωση (Α) έχει κατεύθυνση αντίθετη του βάρους του σώματος. Το μέτρο της είναι ίσο με το βάρος του ρευστού που εκτοπίζει το σώμα: Α d ρευστού g V εκτ όπου Vεκτ ο όγκος του ρευστού που εκτοπίζει το σώμα, g=10 m/s 2 και dρευστού η πυκνότητα του υγρού. Όταν ένα σώμα ισορροπεί η συνισταμένη όλων των δυνάμεων σε αυτό είναι ίση με το μηδέν. Ε Π Ι Μ Ε Λ Ε Ι Α Α Σ Κ Η Σ Η Σ Φ Υ Τ Τ Α Σ Γ. Φ Υ Σ Ι Κ Ο Σ P a g e 3 7
Όταν ένα βαρίδιο κρέμεται από ένα δυναμόμετρο και είναι βυθισμένο μέσα σε κάποιο υγρό και ισορροπεί, σε αυτό ασκούνται τρεις δυνάμεις. Το βάρος, η άνωση και η τάση του δυναμόμετρου με φορά προς τα πάνω. Επειδή το βαρίδιο ισορροπεί έχουμε: F+A-B=0 A=B-F Επίσης ισχύει : Α=dρευστού g. Vεκτ Από την παραπάνω σχέση φαίνεται ότι η άνωση (Α) είναι γραμμική συνάρτηση του όγκου του υγρού που εκτοπίζει το βαρίδιο (Vεκτ): όπου α=d ρευστου g Βάση στήριξης μεταλλική Ράβδοι 0,3 και 0,8m Σύνδεσμος απλός Άγκιστρο ανάρτησης (προαιρετικό) Δυναμόμετρο των 250g/2,5N Σετ με βαρίδια 50 g, 100 g, 150 g, 200 g Ογκομετρικός κύλινδρος των 100 ml Δοχείο με άγνωστο υγρό Α=α٠Vεκτ Απαιτούμενα Υλικά: Πειραματική διαδικασία 1)Ελέγξτε αν το δυναμόμετρο δείχνει την ένδειξη μηδέν όταν σε αυτό δεν είναι κρεμασμένο κάποιο βαρίδι. Αν δεν δείχνει μηδέν, ρυθμίστε κατάλληλα την ένδειξη του μηδενός με τη βοήθεια της βίδας στο πάνω μέρος του. 2)Συναρμολογήστε τη διάταξη του διπλανού Σχήματος 1. 3)Ρίξτε προσεκτικά στον ογκομετρικό κύλινδρο το άγνωστο χρωματιστό υγρό (μέχρι την ένδειξη 70 ml περίπου). 1)Καταγράψτε στον Πίνακα Δ τον όγκο του υγρού στον ογκομετρικό κύλινδρο. Ε Π Ι Μ Ε Λ Ε Ι Α Α Σ Κ Η Σ Η Σ Φ Υ Τ Τ Α Σ Γ. Φ Υ Σ Ι Κ Ο Σ P a g e 4 7
2)Αναρτήστε στο δυναμόμετρο το βαρίδιο των 50 g. Καταγράψτε στον πίνακα Δ την ένδειξη του δυναμόμετρου (δηλαδή το βάρος του βαριδιού σε Ν) (Σχήμα 2).... 3)Χαμηλώστε το δυναμόμετρο (χαλαρώστε για αυτό το σταυρό σύνδεσης) βυθίστε το βαρίδιο εξ ολοκλήρου στο άγνωστο υγρό (χαμηλώστε σιγά-σιγά και φροντίστε το βαρίδι να μην ακουμπάει στον ογκομετρικό κύλινδρο και να μην μπαίνει το άγκιστρο του δυναμόμετρου μέσα στο υγρό) (Σχήμα 3). 4) Καταγράψτε στον πίνακα Δ, την ένδειξη του δυναμόμετρου και το συνολικό όγκο (υγρού και βαριδιού) Vβαριδ.+υγρού 5) Υπολογίστε τον όγκο του υγρού Vυγρού που εκτοπίζει το βαρίδιο και σημειώστε την τιμή του στον πίνακα Δ. 6) Υπολογίστε την άνωση που δέχεται το βαρίδιο από το υγρό και σημειώστε την τιμή της στον πίνακα Δ (Α=Β-Fελ). 7)Να επαναλάβετε τα βήματα 1-6 με τα βαρίδια 100 g, 150 g και 200 g και 250.g Οι μετρήσεις σας να καταγραφούν με αρίβεια ενός δεκαδικού ψηφίου ΠΙΝΑΚΑΣ Δ m (g) B (N) F (N) Α (N) Vυγρού(cm 3 ) Vβαριδ.+υγρού(cm 3 ) Vεκτοπιζ.(cm 3 ) 50 100 150 200 250 Ε Π Ι Μ Ε Λ Ε Ι Α Α Σ Κ Η Σ Η Σ Φ Υ Τ Τ Α Σ Γ. Φ Υ Σ Ι Κ Ο Σ P a g e 5 7
8)Με βάση τις πειραματικές τιμές του πίνακα Δ σχεδίασε στο χαρτί μιλιμέτρ τη γραφική παράσταση Α=f(V εκτοπ ). 9)Από την κλίση (α=dυγρ g) της γραφικής παράστασης Α=f(Vεκτοπ) υπολογίστε την τιμή της πυκνότητας του υγρού σε g/ml και με ακρίβεια ενός δεκαδικού ψηφίου. Δίνεται το g=9,8 N/kg Ε Π Ι Μ Ε Λ Ε Ι Α Α Σ Κ Η Σ Η Σ Φ Υ Τ Τ Α Σ Γ. Φ Υ Σ Ι Κ Ο Σ P a g e 6 7
Ε Π Ι Μ Ε Λ Ε Ι Α Α Σ Κ Η Σ Η Σ Φ Υ Τ Τ Α Σ Γ. Φ Υ Σ Ι Κ Ο Σ P a g e 7 7