Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Теоретическое введение. Таблица коэффициентов Стьюдента tp,n Количество измерений n Доверительная вероятность p 0,9 0,95 0,98 0,99 0,995 0,997




Таблица коэффициентов Стьюдента tp,n

Количество измерений n Доверительная вероятность p
0,9 0,95 0,98 0,99 0,995 0,997 0,999
6,3 12,7 31,8 63,7 636,6
2,9 4,3 7,0 9,9 31,6
2,4 3,2 4,5 5,8 7,4 9,3 12,9
2,1 2,8 3,7 4,6 5,6 6,8 8,6
2,0 2,6 3,4 4,0 4,7 5,8 6,9
1,9 2,4 3,1 3,7 4,3 5,0 6,0
1,9 2,4 3,0 3,5 4,0 4,6 5,4
1,9 2,3 2,9 3,4 3,8 4,3 5,0
1,8 2,3 2,8 3,3 3,7 4,2 4,8
1,8 2,2 2,7 3,2 3,6 3,6 4,6
1,7 2,1 2,5 2,9 3,3 3,4 4,1
1,7 2,0 2,5 2,8 3,2 3,3 3,8
1,7 2,0 2,5 2,7 3,0 3,2 3,6
1,7 2,0 2,4 2,7 3,0 3,2 3,5
1,6 2,0 2,4 2,7 2,9 3,2 3,4
1,6 1,98 2,4 2,62 2,85 3,1 3,37
¥ 1,6 1,96 2,3 2,58 2,81 3,0 3,29

 

Лицензия РБ на издательскую деятельность № 0261 от 10 апреля 1998 г.

Подписано в печать_______________2006 г.

Формат 60х84. Бумага типографская. Гарнитура Таймс.

Усл. печ. л._________. Усл. изд. л.___________

Тираж__________ экз. Заказ № _____________

Издательство Башкирского государственного аграрного университета

Типография Башкирского государственного аграрного университета

Адрес издательства и типографии: 450001, г.Уфа, ул.50 лет Октября,34

 

МЕХАНИКА И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

Часть I

Руководство к лабораторным работам по курсу

"Физика, математика"

для студентов специальности "Лечебное дело"

 

Под редакцией Р.Н. Ростовцева

С.Е. Кажарской

О.В. Шуваевой

 

 

Тула

Издательство ТулГУ

УДК 531(076.5)

 

Механика и молекулярная физика. Часть I. Руководство к лабораторным работам по физике для студентов специальности «Лечебное дело» / под ред. Р.Н. Ростовцева, С.Е. Кажарской, О.В. Шуваевой. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. 62 с.

 

ISBN

 

 

Данное учебно-методическое пособие содержит лабораторные работы по физике, которые будут предложены студентам первого курса специальности «Лечебное дело» в осеннем семестре.

Каждая лабораторная работа содержит краткое теоретическое введение с основными понятиями, формулами, формулировками законов, необходимыми для выполнения лабораторной работы и подготовки к ее защите.

Табл.15. Илл. 32. Библиогр.: 4 назв.

 

Печатается по решению библиотечно-издательского совета Тульского государственного университета

 

Рецензент: д-р техн. наук, проф. Чуканов А.Н.

 

Ó Ростовцев Р.Н., Кажарская С.Е.,

Шуваева О.В., 2012

Ó Изд-во ТулГУ, 2012

 

ISBN

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ВЕЩЕСТВА

 

Цель работы:изучить методики: 1) определения плотности различных веществ; 2) точного взвешивания.

Оборудование:штангенциркуль, тела правильной и произвольной формы, аналитические весы, разновесы.

 

Теоретическое введение

Плотность– это масса единицы объема вещества. Для однородного тела плотность постоянна по всему объему V, и масса m равна .

Локальная плотность неоднородного тела: , где dm – масса элементарного объема dV. Тогда , где функция координат.

Наиболее просто определить плотность тел правильной формы, для которых, измеряя геометрические размеры, легко вычислить объем. Тогда

. (1)

Если тело неоднородно, то по формуле (1) вычисляют его среднюю плотность.

Массу тела m можно найти, измеряя его вес P = mg . В этом случае

. (2)

В действительности, формула (2) не точна. Так как взвешивание тела происходит в воздухе, то на него действует дополнительная архимедова сила , где – плотность воздуха (рис. 1). Тогда из условия равновесия

находим

. (3)

Воздух при лабораторных условиях можно считать практически идеальным газом с уравнением состояния . Поэтому его плотность

, (4)

где р и Т – давление и температура воздуха в комнате, – его молярная масса, R – универсальная газовая постоянная

(R = 8,31(Дж/(моль×К)).

Так как при изменении температуры меняется и объем взвешиваемого тела (тепловое расширение), и плотность воздуха , (но не меняется масса тела), то измеряемый вес будет чувствителен к изменению температуры. Поэтому все измерения следует проводить при одной температуре и, желательно, при одинаковой влажности воздуха.

Объем тел неправильной формы можно определить с помощью мензурки, содержащей любую жидкость, погружая в нее исследуемое тело (рис. 2). Если тело плавает в жидкости и не тонет, то его надо полностью погрузить в жидкость с помощью тонкой иглы или спицы.

Но, в том случае, когда плотность тела больше плотности жидкости, и оно тонет в ней, можно определить плотность, не измеряя объем вытесненной жидкости. Для этого тело взвешивают сначала в воздухе (рис. 1), а потом в жидкости с известной плотностью (например, дистиллированная вода), в которой на тело действует архимедова сила (рис. 3).

Исключая из формулы веса в каждом из двух случаев

и

неизвестный объем V,

находим , откуда

. (5)

Для определения плотности жидкости надо взвесить пустой стакан (сосуд), а затем, сняв его с весов, налить в него из мензурки определенный объем жидкости и снова взвесить. Зная разность весов стакана с жидкостью и без неё, можно по той же формуле (3) вычислить плотность жидкости:

. (6)

Взвешивают тела на аналитических весах (рис. 4). Весы заключены в витрину, имеющую две открывающиеся боковые дверцы, к основанию 1 прикреплена колонка 2. На колонке укрепляются два кронштейна с воздушными успокоителями-демпферами 3 для ускорения процесса взвешивания. Весы снабжены встроенными в них гирями от 10 до 999 мг. Управление гирями производится с помощью вращающихся лимбов 4 и 5. При вращении малого лимба 4 происходит накладывание или снятие десятков миллиграмм, при вращении большого лимба 5 – сотен миллиграмм. Вращение лимбов происходит независимо друг от друга. На коромысле 6 весов укрепляется стрелка 7. Движущиеся части весов могут быть приподняты с помощью арретира, который приводится в действие маховиком 8.

Одной из важных областей применения сил инерции центробежного типа является центрифугирование, то есть процесс разделения неоднородной жидкой суспензии в процессе ее вращения.

Рассмотрим вначале разделение суспензии, содержащей твердые частицы различной плотности, в поле силы тяжести. На каждую частицу действуют силы тяжести Р = mg = rчVg и Архимеда Fа = rжVg, где rч и rж – плотности вещества и жидкости соответственно, V – объем частицы. Под действием результирующей силы

Fg = (rч – rж)Vg

происходит расслоение суспензии: частицы с плотностью, большей по сравнению с жидкостью, тонут, с меньшей – всплывают.

Если значения плотностей rч и rж различаются слабо, то результирующая сила Fg мала и процесс разделения суспензии идет достаточно медленно.

Для ускорения процесса разделения в центрифуге сила тяжести заменяется центробежной силой инерции. Рассмотрим вращающийся рабочий объем центрифуги (рис. 5), полностью заполненный разделяемой суспензией. Выделим элемент объема V жидкости, находящийся на расстоянии r от оси вращения ОО¢. При равномерном вращении с угловой скоростью w этот элемент объема движется по круговой траектории радиусом r и в лабораторной системе отсчета на него действуют следующие силы: сила тяжести, уравновешивающая ее сила Архимеда, а также центростремительная сила Fцс = rжVw2r.

Эта сила действует со стороны жидкости, окружающей элемент объема V, и направлена к оси вращения. В пробной системе отсчета, привязанной к данному элементу объема, непосредственно на элемент объема V будет действовать также центробежная сила. В случае равномерного вращения Fцб = – Fцс.

Предположим теперь, что элемент объема V представляет собой частицу суспензии плотностью rч = rж. Если эта частица вращается совместно с жидкостью, то со стороны окружающих частиц жидкости на нее действует та же центростремительная сила Fцс = rжVw2r. Кроме того, в пробной системе отсчета на частицу действует и центробежная сила

Fцб = – rчVw2r.

Если центробежная сила Fцб окажется больше центростремительной силы Fцс, то в инерциальной системе отсчета частица начнет двигаться с ускорением, направленным от оси вращения к стенкам рабочего объема центрифуги. Если, наоборот, центробежная сила окажется меньше центростремительной, то частица будет двигаться в сторону оси вращения.

Таким образом, эффективность процесса сепарации определяется величиной результирующей силы

Fр = (rч – rж)Vw2r,

которая оказывается пропорциональной не только разности плотностей частицы и жидкости, но и угловой скорости вращения центрифуги.

«Ультрацентрифуги» позволяют разделять частицы размером менее 100 нм, взвешенные или растворенные в жидкости.


Поделиться:

Дата добавления: 2014-10-31; просмотров: 190; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.011 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты