Визначення об'єму правильних і неправильних тіл

Занурення тіла в переливну посудину

Кожному тривимірному тілу можна приписати об'єм.

Для геометричних тіл (куб, циліндр тощо) об'єм можна, наприклад, обчислити за розмірами.

Для тіл неправильної форми це вже значно складніше. Тут можна скористатися, наприклад, методом, у якому вимірюють кількість води, витісненої зануреним тілом: вона дорівнює об'ємові тіла.

Об'єм тіла, зокрема, значною мірою визначає, яку виштовхувальну силу воно зазнає у воді (закон Архімеда).

Попередні знання

Об'єм позначає просторову, тривимірну протяжність тіла і зазвичай має буквене позначення .

Одиниця об'єму в СІ - кубічний метр . Одиниця літр вживана для газів і рідин і визначається так:

Принцип

Під час визначення об'єму методом переливання припускають, що густина води становить . Це положення опрацьовують експериментально в досліді «Визначення густини рідких тіл». У досліді «Визначення маси твердих і рідких тіл» певну кількість води вже зважували.

Навчальна мета

Учні мають визначити об'єм твердих тіл трьома різними методами. Вони мають зрозуміти, чому в одних випадках певний метод кращий, а в інших - непридатний.

Завдання

Застосовують три різні методи вимірювання:

1. Занурити тіло в мірний циліндр із водою і визначити зміну об'єму.
2. Занурити тіло в наповнену водою переливну посудину і визначити витіснений об'єм.
3. Виміряти тіло геометрично (довжина, ширина, висота).

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Судно на морі

Як кожен знає, камінь тоне, якщо кинути його у воду. Але чому тоді велике сталеве судно тримається на морі, навіть коли не рухається?

Причина - так званий закон Архімеда, за яким статична виштовхувальна сила, що діє на тіло в середовищі, дорівнює силі тяжіння витісненого середовища. Отже, виштовхувальна сила залежить від витісненого об'єму.

Мета цього досліду - опанувати три методи визначення об'ємів правильних і неправильних тіл.

Визнач об'єм твердих тіл трьома різними методами.

1. Занур обидва металеві стовпчики в мірний циліндр із водою і визнач об'єм витісненої води з різниці двох рівнів води.
2. Занур усі три тверді тіла по черзі в наповнену переливну посудину і виміряй об'єм витісненої води мірним циліндром.
3. Виміряй штангенциркулем довжину, ширину й висоту обох правильних тіл і обчисли з отриманих даних їхній об'єм.

Складання штативних основ

Прикручування штативного стрижня

Змонтуйте штатив для терезів. Дотримуйтесь таких правил.

1. Змонтуйте штатив за допомогою штативної основи та штативного стрижня, як показано на рисунках.

Встановлення шкали

2. Притримай пластину зі шкалою посередині важеля, а тоді просунь утримувальний болт крізь отвір стрілки та крізь отвір важеля.

3. Закріпи утримувальний болт подвійною муфтою на штативі.

Складання чашки терезів

4. Склади чашки терезів і підвісь по одній на кожен кінець коромисла. Відстань до осі обертання таким чином однакова, і терези зрівноважені саме тоді, коли маси в обох чашках однакові.

Відтарована шкала

5. Обертанням встанови стрілку так, щоб вона вказувала точно на нульову позначку. Відтепер стрілку не можна більше змінювати вручну, щоб не спотворити вимірювань.

6. Викрути обидва гвинти з подвійної муфти. Наповни великий лабораторний стакан водою. Прив'яжи до обох металевих стовпчиків і до подвійної муфти по шматку волосіні.

Подвійна муфта й металевий стовпчик із волосінню

Наповни мірний циліндр приблизно 35 мл водиі зчитай рівень води. Тоді занур залізний стовпчик у мірний циліндр так, щоб він був повністю вкритий водою.

Зчитай рівень води ще разі внеси зчитане значення до таблиці 1 у протоколі.

Повтори дослід з алюмінієвим стовпчиком і внеси це значення також до таблиці 1.

Мірний циліндр із водою і зануреним металевим стовпчиком

Зваж малий мірний стакан на важільних терезах і запиши отримане значення у протоколі.

Переливна посудина з водою і зануреною подвійною муфтою

Постав малий стакан під злив переливної посудини й наповнюй її водою доти, доки вода саме почне витікати зі зливу.

Ретельно витри малий стакан, постав його знову під переливну посудину і занур у неї одне з 3 тіл. Стеж, щоб тіло занурилось повністю.

Зачекай, доки вода з переливної посудини стече, а тоді зваж малий мірний стакан із водою ще раз .

Внеси це значення до таблиці 2 у протоколі.

З двома іншими тілами вчини так само.

Завжди стеж, щоб перед кожним вимірюванням стакан був добре висушений.

Наостанок виміряй штангенциркулем у обох правильних тіл довжину , ширину і висоту та внеси виміряні значення до таблиці 3 у протоколі.

Щоб розібрати штативну основу, натисни внутрішні кнопки, які вивільняють фіксатори, і розведи половини.