Способ измерения объёма тел неправильной формы, плотность которых меньше плотности жидкости

Изобретение относится к средствам обучения учащихся средних учебных заведений различного уровня на уроках физики. Способ измерения объема тел неправильной формы, плотность которых меньше плотности жидкости, заключается в том, что исследуемое тело помещают в прозрачный измерительный цилиндрический сосуд с вертикальной градуировкой в единицах объема. Предварительно исследуемое тело в мешочке опускают в сосуд, закрепляют его на дне, для фиксации используют нить с кольцом, которая одним концом соединена с ушком сосуда, а другим концом с кольцом одевается на ручку катушки, наливают жидкость в сосуд для полного закрытия исследуемого тела и фиксируют объем жидкости с телом, далее, сняв кольцо с ручки катушки и вытащив тело из сосуда, мешочек снова погружают в жидкость и фиксируют объем жидкости без тела, определяют разность этих объемов, затем сливают жидкость посредством краника сосуда в другой сосуд и мензуркой измеряют объем этой жидкости, определяют разность объемов, которая равна объему мешочка, нити с зажимом и неподвижного блока с креплением, а затем определяют объем исследуемого тела. Технический результат - ускорение и упрощение процесса измерения объема различных тел неправильной формы, плотность которых меньше плотности жидкости. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к средствам обучения учащихся средних учебных заведений различного уровня на уроках физики.

Целью предлагаемого изобретения является измерение объема тела неправильной формы, плотность которого меньше плотности жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что:

а) сначала исследуемое тело опускается на дно сосуда и фиксируется;

б) затем наливают жидкость до полного закрытия.

В результате использования предлагаемого способа измерения объема тела, представляется возможным измерение различных тел, плотность которых меньше плотности жидкости.

Предлагаемое изобретение может применяться на уроках физики при выполнении лабораторных работ.

В средних учебных заведениях известны различные способы измерения объема твердых тел, плотность которых меньше плотности жидкости:

а) если плотность твердого тела меньше плотности жидкости, в которой измеряют объем тела, то к телу при измерении добавляют утяжеляющий груз и соответственно учитывают это при определении объема тела;

б) если твердое тело плавает в жидкости, то его необходимо полностью погрузить в жидкость при помощи карандаша, спицы или проволоки;

в) если твердое тело плавает в жидкости, то его необходимо принудительно полностью погрузить в жидкость (RU 2559175 с1 от 08.10.2015 года, авторы: Гуревич Лев Евсеевич и другие).

Прототипом предлагаемого изобретения является «Способ определения плотности твердых материалов и устройство для его осуществления» (RU 2559175 c1 от 08.10.2015 года, авторы: Гуревич Лев Евсеевич и другие).

В предлагаемом способе определения плотности (объема) материала исследуемый образец, плотность которого меньше плотности жидкости, помещают в сосуд на поверхность жидкости. Для реализации этого способа измерения плотности твердых материалов предлагается устройство, представляющее из себя сосуд из прозрачного материала, при этом сосуд выполнен с широкой горловиной, торец края горловины сосуда выполнен в виде плоского участка, внешний размер которого больше размера наружной поверхности сосуда, а от наружной поверхности сосуда к краю горловины выполнен плавный переход, на нижней части которой выполнен выступ-утапливатель, при этом

внешний размер крышки больше размера горловины сосуда не менее чем на величину зазора между внутренней поверхностью горловины сосуда и выступом-утапливателем крышки, а контактирующие поверхности крышки и горловины сосуда выполнены шлифованными.

Недостатками известного способа являются:

а) устройство материалоемкое и сложное при изготовлении;

б) трудоемкий процесс закручивания крышки с выступом-утапливателем, так как при движении твердого тела в жидкости возникает дополнительная сила - сила сопротивления среды;

в) сложность эксплуатации устройства и значительное число необходимых последовательных операций для определения объема исследуемого тела.

Целью предлагаемого изобретения является ускорение и упрощение процесса измерения объема различных тел неправильной формы, плотность которых меньше плотности жидкости.

Для достижения поставленной цели исследуемое тело в мешочке (14) помещают в прозрачный измерительный цилиндрический сосуд (1) с вертикальной градуировкой в единицах объема (15) закрепляют его на дне сосуда при помощи устройства, состоящего из катушки с ручкой (9), непромокаемой нити (10), в конце которой расположен зажим (7) и неподвижного блока (6), закрепленных на внутренней стороне сосуда клеевым швом (5). Сосуд и тренога (3) соединены клеевым швом. Сосуд снабжен двумя ушками (11), которые соединены дужкой (12). Для фиксации исследуемого тела используется нить с кольцом (13), которая одним концом соединяется с ушком, а другим концом с ручкой катушки. Затем наливают жидкость (2) в прозрачный измерительный цилиндрический сосуд для полного закрытия исследуемого тела и фиксируют объем жидкости с телом (V₁). Если снять кольцо с ручки катушки, исследуемое тело под действием архимедовой силы всплывет на поверхность жидкости. После извлечения тела из сосуда, мешочек снова погружают в жидкость и фиксируют объем жидкости без тела (V₂), определяют разность этих объемов V_T1=V₁-V₂. Для слива жидкости используют сливной краник (4), закрепленный на дне сосуда при помощи плоского фланца с наружным выступом и внутренней резьбой (8). После слива жидкости в какой-либо сосуд, мензуркой измеряют объем (V₃) этой жидкости, определяют разность объемов V₂-V₃=V' - которая равна объему мешочка, нити с зажимом и неподвижного блока с креплением. Затем определяют объем исследуемого тела как разность V_T1-V'=V_T.

Предлагаемое устройство характеризуется простотой конструкции, отсутствием необходимости предварительной точной настройки, является простым в изготовлении и удобным в эксплуатации.

Существенность отличий

Неизвестны способы измерения объема тел неправильной формы, плотность которых меньше плотности жидкости, когда сначала исследуемое тело принудительно опускается на дно прозрачного измерительного цилиндрического сосуда с вертикальной градуировкой в единицах объема и фиксируется, затем наливают жидкость до полного закрытия исследуемого тела.

Технико-экономические преимущества

Затраты для изготовления предлагаемого устройства гораздо ниже, чем у прототипа, поэтому и себестоимость единичной продукции будет значительно меньше.

1. Способ измерения объема тел неправильной формы, плотность которых меньше плотности жидкости, заключающийся в том, что исследуемое тело помещают в прозрачный измерительный цилиндрический сосуд с вертикальной градуировкой в единицах объема, отличающийся тем, что предварительно исследуемое тело в мешочке опускают в прозрачный измерительный цилиндрический сосуд, закрепляют его на дне при помощи устройства, состоящего из катушки с ручкой, непромокаемой нити, в конце которой расположен зажим, и неподвижного блока, закрепленных на внутренней стороне сосуда, при этом для фиксации исследуемого тела используют нить с кольцом, которая одним концом соединена с ушком прозрачного измерительного цилиндрического сосуда, а другим концом с кольцом одевается на ручку катушки, затем наливают жидкость в прозрачный измерительный цилиндрический сосуд для полного закрытия исследуемого тела и фиксируют объем жидкости с телом (V₁), далее, сняв кольцо с ручки катушки и вытащив тело из сосуда, мешочек снова погружают в жидкость и фиксируют объем жидкости без тела (V₂), определяют разность этих объемов V_T1=V₁-V₂, затем сливают жидкость посредством краника, расположенного снизу прозрачного измерительного цилиндрического сосуда, в другой сосуд и мензуркой измеряют объем (V₃) этой жидкости, определяют разность объемов V₂-V₃=V', которая равна объему мешочка, нити с зажимом и неподвижного блока с креплением, а затем определяют объем исследуемого тела как разность V_T1-V'=V_T.

2. Способ измерения по п. 1, причем прозрачный измерительный цилиндрический сосуд располагают на ножках в виде треноги, к прозрачному измерительному цилиндрическому сосуду прикрепляют два ушка и соединяют дужкой.

3. Способ измерения по п. 1, отличающийся тем, что при установке краника используют цилиндрический фланец с наружным выступом и внутренней резьбой, причем высота выступа должна быть равна толщине днища прозрачного измерительного цилиндрического сосуда, а толщина плоской части фланца с высотой выступа должна быть равна длине резьбовой части краника.

4. Способ измерения по п. 1, отличающийся тем, что мешочек выполнен из тонкой сетки.