С. Д. Варламов А. Р. Зильберман

80
Часть 2
для расчёта плотности материала, из которого изготовлена
монета, таковы:
tg
a
1
tg
a
2
=
m
1
m
2
;
tg
b
1
tg
b
2
=
tg
a
1
tg
a
2
1
−
r
воды
r
монеты
Меры предосторожности, которые позволяют не потерять
точности при измерениях, таковы.
Следует погружать монету в воду так, чтобы на ней и на
погруженной части нити не было воздушных пузырьков.
Для того чтобы удостовериться в достаточной «горизон-
тальности» стола, можно либо развернуть установку на столе
на 180
◦
вокруг вертикальной оси, либо перевесить нить
с монетами так, чтобы они поменялись местами. Первый
способ лучше, так как он не нарушает «геометрии» подвески
и настройки и с его помощью проверяется именно горизон-
тальность поверхности стола, а не умение заново провести
точную настройку.
Крепить миллиметровую бумагу нужно по возможности
ближе к нитям, но важно следить за тем, чтобы нити не
касались бумаги. При измерении длин отрезков нитей с по-
мощью миллиметровой бумаги следует так располагать глаз
(один!), точку крепления вертикального короткого отрезка
нити к длинной нити и точку «отсчёта» на бумаге, чтобы луч
зрения был горизонтален и перпендикулярен плоскостям,
в которых располагаются нити и бумага.
Не нужно облокачиваться о стол и вообще касаться стола,
чтобы нити и монеты не раскачивались во время измерений.
Участок нити, который будет погружён в воду, предвари-
тельно, пока он ещё сухой, можно потереть о свои ладони
(пальцы или лоб), и он немного будет смазан жиром. Тогда
этот участок будет плохо смачиваться водой и, подкладывая
или убирая смятые листки бумаги под дно стакана, можно
добиться того, что водный мениск возле нити не будет тянуть
нить вниз или выталкивать вверх.
Плотность
(
10—1—2000
)
Измерьте плотность двух предметов — монеты достоин-
ством 50 рублей и декоративного жетона.

Экспериментальные задачи физических олимпиад
81
Оборудование
: упомянутые предметы, линейка деревян-
ная (в ней просверлены несколько тонких отверстий), булав-
ка, штатив, металлическая цепочка, стаканчик, вода (требуй-
те!), миллиметровая бумага, нитки (три коротких отрезка по
10 см).
Решение
. Поскольку нитки достались короткие, метод
разложения сил по направлениям (горизонтальное и верти-
кальное) не подойдёт. Следовательно, для измерений можно
пользоваться цепочкой как предметом, у которого масса рас-
пределена известным образом по длине (все звенья цепочки
имеют одинаковую массу).
Среднее отверстие в линейке предназначено для булав-
ки — она будет осью, вокруг которой будет поворачиваться
линейка. Следует проверить, будет ли находиться в равнове-
сии линейка, если её приподнять над столом за булавку, про-
пущенную в среднее отверстие. Желательно, чтобы линейка
занимала горизонтальное положение либо её равновесие бы-
ло бы безразличным, то есть не зависело от угла, который
составляет линейка с горизонтом. Если желаемое равновесие
не устанавливается, придётся это обстоятельство учитывать.
Цепочка крепится к более лёгкому концу неуравновешенной
линейки. Сначала находится число звеньев цепочки, которые
уравновешивают линейку. К монете или жетону прикрепля-
ют одним концом нить, а другим концом эта нить продевается
в одно из свободных отверстий в линейке и прикрепляется
к линейке. Если в монете и жетоне имеются заранее просвер-
лённые отверстия — это облегчит работу экспериментатору.
Если отверстий нет, то можно на конце нитки сделать са-
мозатягивающуюся петлю (удавку) и монета будет надёжно
удерживаться на нити. Элементы самодельных рычажных
весов описаны.
Приподняв линейку на некоторую высоту от поверхно-
сти стола, можно добиться равновесия, при котором монета
или жетон висят, линейка расположена горизонтально, часть
цепочки висит вертикально, а часть звеньев цепочки лежит
на столе. Нетрудно сосчитать количество звеньев, висящих
в воздухе. Затем под монету или жетон «подводят» стакан
с водой и вновь добиваются равновесия, при котором монета
висит, находясь в воде и не касаясь дна стакана. При этом

82

жүктеу/скачать 1,21 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: