Простая задачка по физике.

Давайте немножко развлечемся и заодно вспомним школьный курс физики.

Проведем небольшую Лабораторную работу.

Реквизиты:

1)Весы второго класса точности с дискретностью 0,1 г;

2)Яблоко;

3)Грузило, отлитое в ложке из аккумуляторного свинца или свинца оболочки телефонного кабеля (не помню точно, но сплав на основе свинца);

4)Стеклянный сосуд с водой (в данном случае мерный лабораторный стакан объемом 1000 мл).


Взвешиваем яблоко. Удивительно - получилось ровно 200,0 г. ;-):

Простая задачка по физике. Развлечения, Физика, Задача, Лабораторная работа, Длиннопост

А вот масса грузила "некруглая" - 159,4 г.:

Простая задачка по физике. Развлечения, Физика, Задача, Лабораторная работа, Длиннопост

Теперь стакан с водой ставим на весы и обнуляем нажатием кнопки RE-ZERO (на некоторых моделях "TARE"). Очень удобная функция. Теперь можно проводить измерения, как будто на весах ничего нет:

Простая задачка по физике. Развлечения, Физика, Задача, Лабораторная работа, Длиннопост

Опускаем в стакан яблоко. Яблоко плавает на поверхности воды. Весы, разумеется, показывают те же 200,0 г.:

Простая задачка по физике. Развлечения, Физика, Задача, Лабораторная работа, Длиннопост

Вынимаем яблоко, опускаем на дно стакана грузило (Я для этого к нему тонкую ниточку привязал. Тонкую, чтобы влиянием нитки можно было пренебречь. Её масса все равно меньше чувствительности (дискретности) весов. Видим все те же 159,4 г.:

Простая задачка по физике. Развлечения, Физика, Задача, Лабораторная работа, Длиннопост

А теперь поднимаем рукой грузило за ниточку - подвешиваем грузило на ниточке так, чтобы оно было полностью погружено в воду но не касалось дна стакана:

Простая задачка по физике. Развлечения, Физика, Задача, Лабораторная работа, Длиннопост

Ну, да, я закрыл дисплей весов листом бумаги. Это и есть вопрос, на который нужно ответить:

КАКИЕ ЦИФРЫ НА ДИСПЛЕЕ ВЕСОВ?


Хорошего настроения!

Вы смотрите срез комментариев. Показать все
80
Автор поста оценил этот комментарий

159,4 г сухого веса / 11,34 г/см3 плотность свинца = 14,05 см3 вытесненного объема воды = 14,05 грамма. Ниточка тоже вытесняет, еще сотку (0,01г) добавить можно.


Обратная операция - определение плотности вещества по вытесненному объему воды. Архимед еще плотность материала короны так измерял.


Мне недавно приходилось оценить реплику дорогой золотой монеты весом 55 г. Владелец убеждал что она 900-й пробы (90% золота в сплаве). Метод гидростатики показал что ее плотность 14 г/см3, что примерно соответствует 585 пробе. Плотность 900-й пробы должна быть в районе 18,5-19.0 г/см3. Не сторговались.

раскрыть ветку (23)
34
Автор поста оценил этот комментарий
Тоже использую этот метод  для определения пробы золотых сплавов. Там есть нюансы по составу лигатуры, но это частности )
раскрыть ветку (13)
29
Автор поста оценил этот комментарий

А вот, собственно, та монета-медаль. Она прекрасна, "За успешныя труды въ свиноводстве"! 55.8 грамма, если считать по ломовой цене по 1750 рублей за 1 грамм, то тянет почти на 100 тыщ. Ну а поскольку это копия качества "так себе", то на большее она и не тянет.

Иллюстрация к комментарию
Иллюстрация к комментарию
3
Автор поста оценил этот комментарий
Очень интересно, а можете пост сделать? Или если уже был пост, то ссылку скинуть)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Если я правильно понимаю, то плотность Вы определяете обычно с точностью до целых чисел? Или бывают случаи, когда и более точно требуется? Просто мне по работе есть надобность определять плотность с точностью до второго знака, но непонятна погрешность метода. Весы, если что, и до 4 есть)

раскрыть ветку (10)
Автор поста оценил этот комментарий

Погрешность метода определяется погрешность взвешивания. Ну после третьей значащей цифры ещё термостатировать нужно.

раскрыть ветку (9)
Автор поста оценил этот комментарий

Но если бы все только от погрешности взвешивания зависело, не возникло бы вопроса: первые взвешивания показали, что показания гидростатики начинают "плясать" уже на третьем знаке после запятой. Возникла мысль, что есть какие-то методологические тонкости, о которых сходу не узнаешь. А термостатирование мы заменили контролем температуры с последующей поправкой в значении плотности жидкости для измерения.

раскрыть ветку (8)
Автор поста оценил этот комментарий

Вы имеете ввиду, что третий знак после запятой (это у вас пятая значащая цифра?) не воспроизводится от измерения к измерению? Или значение ползет в пределах одного измерения?

раскрыть ветку (7)
Автор поста оценил этот комментарий

Не воспроизводится от измерения к измерению, да.

раскрыть ветку (6)
Автор поста оценил этот комментарий

А вы случайно в погрешность весов не упёрлись?

раскрыть ветку (5)
Автор поста оценил этот комментарий

У них дискретность 0,0001, поэтому вряд ли... Поэтому и удивляет, что для гидростатики уже третий знак после запятой не воспроизводится.

раскрыть ветку (4)
Автор поста оценил этот комментарий

На объекте измерения остаются следы воды от предыдущего измерения, нитка в первый раз погружается сухая, потом мокрая, это вносит погрешность.

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Всё это было учтёно. Вытирается тщательно, а измерение вообще не в воде проводим, а в лотоксане, так как вода летит достаточно быстро, чтобы на весах с 4 знаком после запятой последний знак уменьшался в течение трёх- пяти секунд.

Автор поста оценил этот комментарий

Дискретность 0.0001 не означает погрешности в +-0.00005. Смотрите, что написано в паспорте и поверочном. Ну и срок поверки проверьте...

раскрыть ветку (1)
Автор поста оценил этот комментарий

Хм, на корпусе значится погрешность +/-0,0001, а нам бы хоть 0,001)

В любом случае, спасибо за совет, весы тоже проверим

7
Автор поста оценил этот комментарий

Там до края стакана ещё прилично остаётся. Вода за край не вытесняется, и продолжает весить ноль по тарированию. Если грузило подвешено, то на весах будет 0. Если грузило лежит на дне стакана, либо зацеплено леской за его край, то будет на весах 159,4

раскрыть ветку (3)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Вот вроде масса воды и та же, а вот уровень воды изменился при той же площади поверхности дна. Значит, увеличено давление*площадь=сила, и показания весов изменены

раскрыть ветку (2)
2
Автор поста оценил этот комментарий

Атмосферное давление влияет в плане веса на площадь поверхности воды в стакане.  Был бы конический - да. А он - цилиндрический, и площадь не меняется с увеличением уровня.

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Атмосферное давление вообще тут не причем. Иначе получится что при взвешивании воды на весах, которые в вакуумной колбе, получится нулевой вес.

Давление на дно воды (жидкости) определяется её плотностью, ускорением свободного падения и уровнем = ρgh. Затем давление умножается на площадь дна сосуда и получается сила (вес).

Вытесняя воду грузик поднимает её уровень. Тем самым увеличивая h, тем самым увеличивая вес на весах.

1
Автор поста оценил этот комментарий
Так вот как электронное золото легализуют!
Автор поста оценил этот комментарий

Подозрительно близко к свинцу, может свинцовая монета с толстой золотой фольгой?

раскрыть ветку (3)
7
Автор поста оценил этот комментарий

Все возможно, но вряд ли. Плотность свинца 11,3/см3, а золота 585 пробы около 14. Чтобы среднюю плотность поднять до 14, добавлять чистое золото? Вряд ли.

У банкиров есть другая проблема: в золотые слитки прячут вольфрамовые пластины и стержни, у вольфрама плотность (19,35) оооочень близка к плотности чистого золота (19,32). Думаю, при серьезном подходе вольфрам разбодяжить (залигатурить) до плотности золота не составит труда, либо стальной проволокой вольфрамовую чушку обмотать и выйти ровно на плотность золота... А поскольку инвестиционные слитки не пилят, есть риск оборота вольфрама в золоте.

Пилить нельзя, гидростатикой не определишь, рентген не просветит. Рай для мошенников.

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку (2)
2
Автор поста оценил этот комментарий

светите нейтронами, медленными или резонансными.

нейтроны не обманут

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий

Нейтрон - бро! Будь как нейтрон!

Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку