Условие

Республиканская олимпиада 2011 9 класс № Э1

Приборы и оборудование: две собранные установки, описание которых дано ниже; Масло подсолнечное вода, 2 шприца, стаканчики одноразовые, секундомер.

Плотность воды считать равной кгм.

Часть 1. Сообщающиеся сосуды.

Эта часть работы выполняется на установке, показанной на рис. 1.

Две стеклянные трубки соединенные снизу резиновым шлангом закреплены на вертикально расположенном куске картона, рядом с трубками приклеены полоски миллиметровой бумаги. Трубки расположены под некоторыми различными углами к вертикали. Начала отсчета шкал также могут находиться не на одном уровне. С помощью шприцов (один для масла, второй для воды!) в трубки можно доливать воду и масло.

Будьте аккуратны! Добавляйте воду и масло не спеша, постарайтесь поменьше его вылить на свою одежду! При необходимости вы можете слить жидкости из трубок, сняв всю установку со штатива!

Теоретическое описание.

Пусть в обеих трубках находится вода. Обозначим высоты начал отсчета обеих шкал (они вам неизвестны, да и не нужны!). С помощью шкал (полосок миллиметровой бумаги) вы можете (и должны) измерять длины столбиков воды в трубках . Обозначим - высоты, измеренные по вертикали обоих столбиков. Очевидно, что

где - некоторые постоянные коэффициенты (они вам не известны, но могут понадобиться!).

1.1 Запишите условия равновесия воды в трубке, выразите из него зависимость длины столба от длины столба - .

1.2 Медленно добавляя воду в трубки, проведите измерения длин столбиков в обеих трубках. По полученным данным постройте график зависимости .

1.3 С помощью построенного графика определите отношение коэффициентов , которые входят в формулы (1).

Заполните трубки водой примерно наполовину. Теперь вам необходимо добавлять в одну из трубок подсолнечное масло. Во вторую трубку при необходимости можно добавлять воду. Но, прежде, чем вы начнете ...

Опять теоретическое описание.

Все прежние обозначения оставляем в силе и добавляем к ним - длину столбика масла в трубке и - плотность масла.

1.4 Запишите условия равновесия жидкостей в этом случае. Получите уравнение, связывающее длины столбиков воды, масла и их плотности. Это уравнение можно привести к виду

где - уже известные коэффициенты, - некоторая простая функция от длины столбика масла. Получите уравнение вида (2), так как оно позволяет достаточно просто определить плотность масла по экспериментальным данным.

1.5 Постепенно добавляя масло в одну трубку, проведите измерения величин .

1.6. Используя полученное уравнение (2) и экспериментальные данные определите плотность масла.

Примечания

  1. 1. Для учащихся 9 классов использование МНК не обязательно, вполне достаточно провестри графическую обработку результатов.