Click here to load reader

MECHANIKA, TERMODYNAMIKA I FIZYKA CZĄSTECZKOWA bc. · PDF fileMECHANIKA, TERMODYNAMIKA I FIZYKA CZĄSTECZKOWA Instrukcje wykonania zadań na zajęciach laboratoryjnych z fizyki Zestaw

  • View
    231

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of MECHANIKA, TERMODYNAMIKA I FIZYKA CZĄSTECZKOWA bc. · PDF fileMECHANIKA, TERMODYNAMIKA I...

1

R. Borc, A. Dudziak, M. Gospodarek, A. Jakowska, A. Wardak

MECHANIKA, TERMODYNAMIKA I FIZYKA CZSTECZKOWA

Instrukcje wykonania zada na zajciach laboratoryjnych z fizyki

Zestaw instrukcji przygotowano na podstawie skryptu PL:

wiczenia laboratoryjne z fizyki. Mechanika, termodynamika i fizyka czsteczkowa, M. Bobyk, H. Goebel, W. Gustaw, red. E. piewla, Wydawnictwa Uczelniane PL, Lublin 1995.

2

SPIS TRECI:

MC 1.1. Wyznaczanie gstoci cia staych o ksztatach nieregularnych metod hydrostatyczn 3 MC 1.2.a. Wyznaczanie gstoci cieczy metod hydrostatyczn 5 MC 1.2.b. Wyznaczanie gstoci cieczy metod ciaa pywajcego 7 MC 1.3. Wyznaczanie gstoci powietrza 9 MC 2.1. Badanie ruchu jednostajnie przyspieszonego przy pomocy przyrzdu Atwooda 12 MC 2.2. Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego przy pomocy przyrzdu Atwooda 14 MC 2.3. Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego przy pomocy spadkownicy 16 MC 3.1. Wyznaczanie moduu Younga metod jednostronnego rozcigania 18 MC 3.2. Wyznaczanie moduu Younga z ugicia 21 MC 3.3. Wyznaczanie moduu sprystoci postaci metod statyczn 23 MC 3.4. Wyznaczanie moduu sprystoci postaci za pomoc wahada torsyjnego 25 MC 4.1. Badanie ruchu wahada sprynowego sprawdzenie wzoru na okres drga 27 MC 4.2. Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego przy pomocy wahada prostego 29 MC 4.3. Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomoc wahada rnicowego 31 MC 4.4. Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego przy pomocy wahada fizycznego 33 MC 5.1. Wyznaczanie prdkoci fal akustycznych w ciaach staych metod rury Kundta 36 MC 5.2. Wyznaczanie prdkoci fali gosowej metod rezonansu 38 MC 5.3. Wyznaczanie prdkoci fali gosowej metod interferencji 40 MC 6.1. Sprawdzanie drugiej zasady dynamiki ruchu obrotowego 42 MC 6.2. Wyznaczanie momentu bezwadnoci bry sztywnych metod trjnitkowego zawieszenia 45 MC 6.3. Wyznaczanie momentu bezwadnoci bry nieregularnych 47 MC 6.4. Sprawdzanie prawa Steinera 49 MC 7.2. Wyznaczanie wilgotnoci powietrza psychometrem Assmanna 51 MC 8.1. Wyznaczanie wspczynnika napicia powierzchniowego cieczy metod kapilary pionowej 54 MC 8.2. Wyznaczanie wspczynnika napicia powierzchniowego cieczy za pomoc stalagmometru 56 MC 9.1. Wyznaczanie wspczynnika lepkoci dynamicznej metod Stokesa 59 MC 9.2. Wyznaczanie wspczynnika lepkoci metod Ostwalda 61 MC 10.1. Wyznaczanie wspczynnika rozszerzalnoci liniowej i objtociowej cia staych 64 MC 10.2. Wyznaczanie wspczynnika rozszerzalnoci objtociowej cieczy 67 MC 11.1. Wyznaczanie wspczynnika przewodnictwa cieplnego dla zych przewodnikw ciepa 70 MC 12.1. Wyznaczanie ciepa waciwego cia staych 73 MC 12.2. Wyznaczanie ciepa waciwego cieczy 76 MC 12.3. Wyznaczanie wspczynnika = cp/cv dla powietrza 79 MC 13.1. Wyznaczanie ciepa topnienia lodu 81 MC 13.2. Wyznaczanie ciepa parowania wody w temperaturze wrzenia 84 MC 14.1. Sprawdzenie susznoci I zasady termodynamiki przy pomocy kalorymetru

elektrycznego 87

3

MC 1.1. Wyznaczanie gstoci cia staych o ksztatach nieregularnych metod hydrostatyczn

INSTRUKCJA WYKONANIA ZADANIA

Obowizujce zagadnienia teoretyczne: 1. Definicje i jednostki miary gstoci oraz ciaru waciwego 2. Zaleno gstoci cia od temperatury 3. Sia wyporu hydrostatycznego; prawo Archimedesa; ciar pozorny w pynie 4. Metoda hydrostatyczna wyznaczania gstoci cia z wyprowadzeniem

ostatecznego wzoru wcznie Literatura: 1. Skrypt PL: wiczenia laboratoryjne z fizyki. Mechanika, termodynamika i fizyka czsteczkowa,

M. Bobyk, H. Goebel, W. Gustaw, red. E. piewla, Wydawnictwa Uczelniane PL, Lublin 1995. 2. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003, tom I. 3. B. Kumiderska, J. Meldizon, Podstawy rachunku bdw w pracowni fizycznej,

red. E. piewla, Wydawnictwa Uczelniane PL, Lublin 1997. Wartoci podawane przez prowadzcego zajcia: Gsto wody () w zalenoci od temperatury - patrz Tabela 1 poniej. Wykonanie zadania:

Rys. 1 Zestaw do badania gstoci cia staych metod hydrostatyczn

4

1. Za pomoc pionu sprawdzi, czy waga ustawiona jest prawidowo. Jeeli tak nie jest, wyregulowa wysoko nek, na ktrych stoi waga.

2. Uruchomi wag przez pynne i powolne przekrcenie w lewo odpowiedniego pokrta znajdujcego si u podstawy wagi. Uruchomienie wagi polega na zdjciu belki wagi

z podstawek uniemoliwiajcych jej ruch. 3. Sprawdzi pooenie zerowe nieobcionej wagi. Wahania wagi powinny by prawie

jednakowe w prawo i lewo. Jeeli zero wagi jest przesunite, naley wyregulowa wag za pomoc rubek, ktre znajduj si na obu kocach belki wagi. Czynnoci tej nie

wykonywa samodzielnie. Jeeli waga nie jest wyregulowana, naley zwrci si do prowadzcego zajcia.

4. Unieruchomi wag przez przekrcenie pokrta w prawo. 5. Ustawi nad lew szalk specjaln aweczk tak, by nie dotykaa szalki wagi. 6. Zawiesi za pomoc cienkiego drucika badane ciao na uchwycie szalki. Dugo drucika

dobra tak, by po uruchomieniu i zrwnowaeniu wagi ciao nie dotykao zlewki i mogo pniej by cakowicie zanurzone (pkt. 8).

7. Wyznaczy m1 mas odwanikw rwnowacych badane ciao w powietrzu. Odwaniki nakada za pomoc psety. Odwaniki gramowe powinny by nakadane przy unieruchomionej wadze.

8. Zlewk z wod destylowan umieci na aweczce. Badane ciao powinno by cakowicie zanurzone.

9. Wyznaczy m2 mas odwanikw rwnowacych badane ciao w wodzie. 10. Sprawdzi temperatur na stanowisku i przyjmujc, e temperatura wody nie rni si od

temperatury otoczenia odczyta w Tabeli 1 gsto wody w danej temperaturze - . 11. Wyliczy gsto badanego ciaa 1 z poniszego wzoru:

21

11 mm

m.

12. Oszacowa bezwzgldn i wzgldn niepewno maksymaln gstoci badanego ciaa 1 metod rniczkowania. Za niepewno pomiaru masy przyj mas najmniejszego uytego odwanika. Gsto wody obarczona jest niepewnoci wynikajc z niepewnoci pomiaru temperatury. Niepewno ta wprowadza jednak zaniedbywalny wkad w ostateczn niepewno. Wielko naley wic potraktowa jako sta nie obarczon niepewnoci pomiarow.

Autor instrukcji: Anna Wardak

Tabela 1. Gsto wody w zalenoci od temperatury

Temperatura [oC}

Gsto [kg/m3]

15 999,10 16 998,94 17 998,77 18 998,60 19 998,40 20 998,20 21 997,99 22 997,77 23 997,53 24 997,29 25 997,04 26 996,78 27 996,51 28 996,23 29 995,94 30 995,64

5

MC 1.2.a. Wyznaczanie gstoci cieczy metod hydrostatyczn

INSTRUKCJA WYKONANIA ZADANIA

Obowizujce zagadnienia teoretyczne: 1. Definicje i jednostki miary gstoci oraz ciaru waciwego 2. Zaleno gstoci cia od temperatury 3. Sia wyporu hydrostatycznego; prawo Archimedesa; ciar pozorny w pynie 4. Metoda hydrostatyczna wyznaczania gstoci cieczy z wyprowadzeniem

ostatecznego wzoru wcznie Literatura: 1. Skrypt PL: wiczenia laboratoryjne z fizyki. Mechanika, termodynamika i fizyka czsteczkowa,

M. Bobyk, H. Goebel, W. Gustaw, red. E. piewla, Wydawnictwa Uczelniane PL, Lublin 1995. 2. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2003, tom I. 3.B. Kumiderska, J. Meldizon, Podstawy rachunku bdw w pracowni fizycznej,

red. E. piewla, Wydawnictwa Uczelniane PL, Lublin 1997. Wartoci podawane przez prowadzcego zajcia: Gsto wody () w zalenoci od temperatury patrz Tabela 1 poniej. Wykonanie zadania:

Rys. 1 Zestaw do badania gstoci cieczy metod hydrostatyczn

6

1. Za pomoc pionu sprawdzi, czy waga ustawiona jest prawidowo. Jeeli tak nie jest, wyregulowa wysoko nek, na ktrych stoi waga.

2. Uruchomi wag przez pynne i powolne przekrcenie w lewo odpowiedniego pokrta znajdujcego si u podstawy wagi. Uruchomienie wagi polega na zdjciu belki wagi

z podstawek uniemoliwiajcych jej ruch. 3. Sprawdzi pooenie zerowe nieobcionej wagi. Wahania wagi powinny by prawie

jednakowe w prawo i lewo. Jeeli zero wagi jest przesunite, naley wyregulowa wag za pomoc rubek, ktre znajduj si na obu kocach belki wagi. Czynnoci tej nie

wykonywa samodzielnie. Jeeli waga nie jest wyregulowana, naley zwrci si do prowadzcego zajcia.

4. Unieruchomi wag przez przekrcenie pokrta w prawo. 5. Ustawi nad lew szalk specjaln aweczk tak, by nie dotykaa szalki wagi. 6. Zawiesi za pomoc cienkiego drucika nurek na uchwycie szalki. Dugo drucika dobra tak,

by po uruchomieniu i zrwnowaeniu wagi nurek nie dotyka zlewki i mg pniej by cakowicie zanurzony (pkt. 8 i 9).

7. Wyznaczy m1 mas odwanikw rwnowacych nurek w powietrzu. Odwaniki nakada za pomoc psety. Odwaniki gramowe powinny by nakadane przy unieruchomionej wadze.

8. Zlewk z wod destylowan umieci na aweczce. Nurek powinien by cakowicie zanurzony.

9. Wyznaczy m2 mas odwanikw rwnowacych nurek w wodzie. 10. Wyznaczy m3 mas odwanikw rwnowacych nurek w badanej cieczy. 11. Sprawdzi temperatur na stanowisku i przyjmujc, e temperatura wody nie rni si

od temperatury otoczenia odczyta w Tabeli 1 gsto wody w danej temperaturze - . 12. Wyliczy gsto badanej cieczy - x ze wzoru:

.21

31

mmmm

x