Закон Архимеда: плотность твёрдого тела (плавающая сфера)
Неизвестная сфера плавает в воде известной плотности. Снимите долю погружённого объёма в равновесии и оцените плотность сферы по ρ = f·ρ_w, усредняя зашумлённые отсчёты.
Цель работы
Определить неизвестную плотность однородной твёрдой сферы, плавающей в пресной воде (ρ_w = 1000 кг/м³), используя в равновесии соотношение ρ/ρ_w = V_погруж / V_полн.
Оборудование
- Сосуд с пресной водой (ρ_w задана)
- Однородная «загадочная» сфера
- Отсчёт доли погружения (модель датчика)
Теория
У плавающего тела вес равен выталкивающей силе: ρ g V = ρ_w g V_погруж, откуда ρ = ρ_w (V_погруж / V). Для однородной сферы доля погружённого объёма f = V_погруж / V снимается по уровню воды в равновесии. На f моделируется случайная погрешность отсчёта.
Ход работы
- В работе пресная вода ρ_w = 1000 кг/м³ (указано на карточке). Плотность сферы фиксирована, но вам неизвестна.
- Рассмотрите равновесие: сфера плавает, частично погружена.
- Нажмите «Записать отсчёт»: прибор оценивает долю погружённого объёма f по линии воды (небольшой шум датчика).
- Повторите не менее 5 раз, чтобы усреднить случайную погрешность.
- В таблице — f и ρ = ρ_w·f. Итог — выборочное среднее по столбцу ρ.
- Сравните с эталонной плотностью и сформулируйте вывод.
Эксперимент
Равновесное плавание: сфера неизвестной плотности в пресной воде (ρ_w = 1000 кг/м³). На canvas — модельная линия уровня; в таблице f — с шумом датчика.
Пресная вода: ρ_w = 1000 кг/м³
Радиус сферы R = 0,12 м (фиксирован в этой работе).
Каждый отсчёт — зашумлённая оценка доли погружённого объёма f; плотность считается как ρ = ρ_w·f. Сделайте ≥5 отсчётов и используйте среднее.
Таблица измерений
| № | Доля погружения f | Оценка плотности ρ kg/m³ | |
|---|---|---|---|
| Измерений пока нет — выполните первое. | |||
Обработка данных
Отчёт по лабораторной
Откроется диалог печати — выберите «Сохранить как PDF» или принтер. При печати скрываются шапка и подвал сайта.
Закон Архимеда: плотность твёрдого тела (плавающая сфера)
Сформировано: 22 апр. 2026 г., 03:36
Цель работы
Определить неизвестную плотность однородной твёрдой сферы, плавающей в пресной воде (ρ_w = 1000 кг/м³), используя в равновесии соотношение ρ/ρ_w = V_погруж / V_полн.
Таблица измерений
| # | Доля погружения f | Оценка плотности ρ (kg/m³) |
|---|---|---|
| Измерений пока нет — выполните первое. | ||
Аппроксимация и результат
Добавьте минимум 2 опыта, чтобы посчитать выборочное среднее.
Вывод
Средняя плотность согласуется с эталоном в пределах допуска. Основные погрешности: отсчёт доли погружения, идеализация пресной воды и однородности сферы.
Виртуальная лаборатория PhysSandbox — числа из вашей сессии; допишите свой анализ источников погрешностей.
Вывод
Средняя плотность согласуется с эталоном в пределах допуска. Основные погрешности: отсчёт доли погружения, идеализация пресной воды и однородности сферы.