Определение плотности Определение плотности различных пород дерева различных пород дерева

гидростатическим методомгидростатическим методомВыполнилВыполнил: ученик 8 класса: ученик 8 класса

Внуковской СОШВнуковской СОШ

Балтабаев РоманБалтабаев Роман

Научный руководительНаучный руководитель: учитель : учитель физикифизики

Сафронова Анна ЮрьевнаСафронова Анна Юрьевна

МОСКОВСКАЯ ОБЛАСТЬ ДМИТРОВСКИЙ МУНИЦИПАЛЬНЫЙ РАЙОНМУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВНУКОВСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА141800 Московская область, г. Дмитров, мкр. Внуковский,20

Тел/факс: 993-97-94, 3-19-77

Цель:Цель:

•Определить плотность дерева Определить плотность дерева гидростатическим методомгидростатическим методом

Задачи:Задачи:

• Найти рейки из различных пород Найти рейки из различных пород дерева длиной 30см.дерева длиной 30см.

• Выполнить практическую работуВыполнить практическую работу• Записать измерения в таблицуЗаписать измерения в таблицу• Рассчитать плотность реек из Рассчитать плотность реек из

различных пород деревьевразличных пород деревьев• Сравнить плотности пород деревьев Сравнить плотности пород деревьев

со стандартными значениямисо стандартными значениями

ТеорияТеорияРассмотрим простое устройство, Рассмотрим простое устройство, состоящее из однородной состоящее из однородной деревянной рейки. У вершины рейки деревянной рейки. У вершины рейки сделано небольшое отверстие, в сделано небольшое отверстие, в которое входит небольшой гвоздик. которое входит небольшой гвоздик. Располагая гвоздик горизонтально, Располагая гвоздик горизонтально, опускаем рейку на некоторую опускаем рейку на некоторую глубину. Рейка под действием глубину. Рейка под действием нескольких сил (тяжести, нескольких сил (тяжести, архимедовой, реакции опоры) архимедовой, реакции опоры) отклонится от вертикали и образует отклонится от вертикали и образует с ней угол с ней угол αα..

L

Faрх

2

b

A

ON

a1

вода

mg

X2

X1

αвоздух

Применим закон о равновесии Применим закон о равновесии тела, имеющего ось вращения. тела, имеющего ось вращения. Согласно этому закону тело, имеющее Согласно этому закону тело, имеющее ось вращения, будет находится в ось вращения, будет находится в равновесии, если сумма моментов всех равновесии, если сумма моментов всех сил, действующих на тело, сил, действующих на тело, относительно оси вращения, равна относительно оси вращения, равна нулю. Отсюда следует, что:нулю. Отсюда следует, что:

mgXmgX11=F=FaрхaрхXX2 2 (1)(1)

Где m-масса рейки,Где m-масса рейки,FFaрхaрх-архимедова сила,-архимедова сила,XX11, X, X22-плечи сил тяжести и архимедова -плечи сил тяжести и архимедова

соответственно.соответственно.

Так как Так как m=ρm=ρддS*L,S*L, (2)(2)

FFaрхaрх=ρ=ρжжggS(L-b),S(L-b), (3)(3)

XX11=L/2 sin =L/2 sin αα,, (4)(4)

XX22=[b+(1-b)/2] sin =[b+(1-b)/2] sin αα (5)(5)

Где ρГде ρд д ,, ρρж ж - плотности дерева и воды,- плотности дерева и воды, S – площадь поперечного сечения S – площадь поперечного сечения рейки,рейки, L и b – длина рейки и её L и b – длина рейки и её надводной части,надводной части, αα – угол отклонения рейки в – угол отклонения рейки в положении равновесия от положении равновесия от вертикали.вертикали.

• То, используя выражение (1), получим:То, используя выражение (1), получим:

ρρддSLgL/2 sin SLgL/2 sin αα = ρ = ρжжgS(L-b)[b+(L-b)/2] sin gS(L-b)[b+(L-b)/2] sin αα

Следовательно, ρСледовательно, ρдд = ρ = ρжж(1-b/L)(1-b/L) (6).(6).Из формулы (6) видно, что для Из формулы (6) видно, что для

определения плотности различных определения плотности различных пород дерева в данной работе пород дерева в данной работе необходимо знать лишь длину рейки L необходимо знать лишь длину рейки L и длину её надводной части – b. и длину её надводной части – b. Заметим, что данный способ может Заметим, что данный способ может быть использован только для быть использован только для определения плотности пород дерева, определения плотности пород дерева, имеющих плотность имеющих плотность меньшеменьше чем чем плотность воды.плотность воды.

Изготовление лабораторной Изготовление лабораторной установкиустановки

300

Порядок выполнения Порядок выполнения лабораторной работылабораторной работы

• Изготавливаем рейки длиной Изготавливаем рейки длиной L=30L=30смсм

• Придерживая гвоздик пальцами и Придерживая гвоздик пальцами и располагая его горизонтально, опустил располагая его горизонтально, опустил рейку в воду, налитую в ванночку. Старался рейку в воду, налитую в ванночку. Старался не допустить касание рейки дна и стенок не допустить касание рейки дна и стенок ванночки.ванночки.

• Измерил величину b, отметив уровень Измерил величину b, отметив уровень погружения на оси рейки синим цветом.погружения на оси рейки синим цветом.

• Все измерения и расчёты я записал в Все измерения и расчёты я записал в таблицутаблицу

Таблица результатов и измеренийТаблица результатов и измеренийОСИНАОСИНА

№ № опытопытаа

bb22

М.М.

ρρдд

Kg/Kg/mm33

∆∆ ρρдд

Y%Y%

11 0,190,1911

363363 88

11..191922 0,180,1866

380380 99

33 0,210,2133

290290 8181

44 0,160,1655

450450 7979

Ср.знаСр.знач.ч.

0,180,1899

371371 44,244,255

Таблица результатов и измеренийТаблица результатов и измерений ЁЛКА ЁЛКА

№ № опытопытаа

bb22

М.М.

ρρдд

Kg/Kg/mm33

∆∆ ρρдд

YY%%

11 0,110,1155

617617 22

1.41.422 0,110,1166

613613 66

33 0,110,1199

637637 1818

44 0,110,1177

610610 99

Ср.значСр.знач..

0,110,1177

619619 8,78,755

Таблица результатов и измеренийТаблица результатов и измерений СОСНА СОСНА

№ № опытопытаа

bb22

М.М.

ρρдд

Kg/Kg/mm33

∆∆ ρρдд YY%%

11 0,110,1199

603603 1010

1.111.1122 0,120,1211

597597 44

33 0,120,1255

583583 1010

44 0,120,1233

590590 33

Ср. Ср. знач.знач.

0,120,1222

593593 6,76,755

Таблица результатов и измеренийТаблица результатов и измерений ДУБ ДУБ

№ № опытаопыта

bb22

М.М.

ρρдд

Kg/Kg/mm33

∆∆ ρρдд

YY%%

11 0,210,2100

300300 22

1.31.322 0,200,2099

303303 11

33 0,210,2111

297297 55

44 0,200,2077

310310 88

Ср. Ср. знач.знач.

0,680,6822

302302 44

Сравнение плотности со Сравнение плотности со стандартными значениямистандартными значениями

№№ ПородПородаа

Полученная Полученная плотностьплотность

Плотность Плотность из из справочниксправочникаа

11 ОСИНАОСИНА 371371 350-470350-470

22 ЕЛЬЕЛЬ 619619 400-600400-600

33 СОСНАСОСНА 593593 400-600400-600

44 ДУБДУБ 302302 300-500300-500

ВЫВОД:ВЫВОД:

• После проведённых экспериментов, После проведённых экспериментов, я пришёл к выводу: плотность я пришёл к выводу: плотность деревьев разной породы различна.деревьев разной породы различна.

• Я узнал про гидростатический Я узнал про гидростатический метод нахождения плотности метод нахождения плотности породы дерева, провёл породы дерева, провёл эксперимент. Теперь я знаю, какая эксперимент. Теперь я знаю, какая плотность у этих пород древесины.плотность у этих пород древесины.

Автор работы: Балтабаев Роман