ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ
ПРИ ПОМОЩИ КАТЕТОМЕТРА
ЦЕЛЬ И МЕТОД РАБОТЫ
-научиться работать с катетометром В - 630;
-определить плотность жидкости с помощью катетометра, используя метод сообщающихся сосудов.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ
|
оба колена исследуемую жидкость
неизвестной плотности 
.
Известно, что столб жидкости
высотой h создаёт так называемое
гидростатическое давление P,
равное
P= 
g h, (1)
где - плотность жидкости, кг/м 
;
g - ускорение свободного падения,
м/с 
.
Положение уровня жидкости Рис. 1
в колене трубки фиксируется на вертикальной шкале в виде координаты y.
По закону Паскаля во всех точках однородной жидкости, лежащих на одном горизонтальном уровне, давление одно и то же. Это означает, что применительно к рис. 1 давления Р В и P Св точках В и С соответственно, лежащих на одном уровне А, который проведён через нижнюю границу раздела двух жидкостей, равны:
Р В = P С(2)
Давление Р Всоздаётся столбом жидкости неизвестной плотности 
высотой h 32 = у3- у2 и столбом жидкости известной плотности высотой
h21 = y2- y1. Тогда с учётом (1) получаем:
Р В = 
g h 32 + 
g h 21 = 
g (y3- y2) + 
g (y2- y 
), (3)
здесь y , y 
, y 
- координаты соответствующих уровней (границ раздела между жидкостями).
Давление P Ссоздаётся столбом жидкости неизвестной плотности 
. Исходя из уравнения (1), записываем
P С = 
g h 41 = g (y 4- y ), (4)
где h 
= (y 
- y ).
Подставляя (4) и (3) в (2), после преобразований получим
= 
= 
.
Следовательно, для определения плотности исследуемой жидкости достаточно определить координаты уровней y , y 
, y , y и вычислить по известной плотности и этим координатам.
Точность результата определяется точностью измерений y , y , y , y и значения 
.
ОПИСАНИЕ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ
Принцип работы прибора основан на сравнении измеряемой длины (расстояние между двумя точками объекта) с миллиметровой шкалой прибора путём последовательного визирования визирной трубы на начало и конец измеряемого отрезка.
Катетометр состоит из основания, колонки и измерительной каретки с визирной трубой и отсчётным микроскопом (рис. 2).
Внутри основания 18 на специальных шариках установлена колонка 3. Колонку можно поворачивать вокруг вертикальной оси с помощью рукоятки 16. Микрометрическая подача колонки осуществляется вращением винта 20 при закреплённом винте 21 и отпущенном винте 17.
Измерительная каретка 8, несущая визирную трубу 13 и отсчётный микроскоп, перемещается по колонке на шарикоподшипниках, расположенных под углом 120°. Грубое перемещение каретки по вертикали производится от руки при откреплённом винте 7, точное – с помощью микрометрического винта 4 при закреплённом винте 7. Каретка уравновешена противовесом, расположенным внутри колонки. Противовес соединён с кареткой стальным тросом 10, переброшенным через направляющий ролик 9.
Оптическую систему прибора составляет визирная труба, отсчётный микроскоп и система блока уровня (рис. 2).
Визирная труба, блок уровня и отсчётный микроскоп смонтированы на одной каретке. Визирование на выбранные точки измеряемого объекта осуществляется перемещением каретки по колонке вдоль миллиметровой шкалы, а также вращением колонки вокруг вертикальной оси.
Визирная труба имеет фокусирующую линзу, с помощью которой осуществляется наводка на резкость изображения выбранных точек измеряемого объекта. Фокусирующая линза перемещается вращением маховика II. Внизу на тубусе визирной трубы жестко укреплён высокоточный цилиндрический уровень 14. Уровень согласован с визирной осью визирной трубы так, что при совмещении изображений концов пузырька уровня, как показано на рис. 4, визирная ось принимает строго горизонтальное положение.
Установка визирной трубы в вертикальной плоскости по уровню производится микрометрическим винтом 15.
Наводка на резкость изображений масштабной сетки, штрихов шкалы, измеряемого объекта и пузырька уровня, наблюдаемых в одном поле зрения, производится окуляром 6. Окуляр имеет диоптрийную шкалу с пределами наводки ± 5 диоптрий.
