Medžiagos tankio nustatymas Buivydiškių pagrindinė mokykla Oskaras Žukauskas 7 klasė mokytoja Irena Šauklienė Konkursas: „Fizikos bandymai aplink mus 2016”

Turinys Kas yra medžiagos tankis. Tankio matavimo vienetai. Tankio skaičiavimas Kietųjų kūnų medžiagos tankio nustatymas 2.1 Taisyklingos formos kietieji kūnai 2.2 Netaisyklingos formos kietieji kūnai 2.3 Nevienalyčiai kietieji kūnai Skysčių medžiagos tankio nustatymas Dujų medžiagos tankio nustatymas Kitų planetų vidutinio tankio nustatymas Bandymas Uždavinių sprendimo pavyzdžiai Testas Naudota literatūra

1. Kas yra medžiagos tankis  

1.Tankio matavimo vienetai  

1.Tankio skaičiavimas  

2. Kietųjų kūnų medžiagos tankio nustatymas Norint nustatyti kūno medžiagos tankį, turime žinoti jo tūrį ir masę Kietųjų kūnų medžiagos tankio nustatymo būdas priklauso nuo kietojo kūno formos Kietuosius kūnus, kurių forma yra taisyklinga ( t.y.: ritinys, rutulys, kubas, prizmė, piramidė ) yra nesunku išmatuoti ir, žinant jų išorinius matmenis, galima apskaičiuoti jų tūrį. Kietųjų kūnų, kurie yra netaisyklingos ar sudėtingos formos, paprastai išmatuoti ir apskaičiuoti jų tūrio negalime. Jų tūrio nustatymui naudojami kiti metodai. Kai kurie kietieji kūnai yra nevienalyčiai. Jų medžiagos struktūra yra porėta.

2.1 Taisyklingos formos kietieji kūnai    

2.2 Netaisyklingos formos kietieji kūnai   Išvada: remiantis metalų lydinių tankio lentele, apskaičiuotas tankis atitinka žalvario tankį

2.3 Nevienalyčiai kietieji kūnai Kai kurie kietieji kūnai yra sudaryti iš medžiagos, kuri savo struktūra yra nevienalytė, joje yra susiformavusios atviros arba uždaros ertmės pripildytos oro ar kitų dujų. Tokios ertmės yra vadinamos poromis. Poros yra laikomos ertmės, kurių dydis yra nuo 1nm iki 1mm. Didesnės nei 1mm ertmės yra laikomos įtrūkimais arba tuštumomis. Tokių kūnų „tikrasis“ medžiagos tankis turėtų būti skaičiuojamas vienalytėms kūno medžiagos dalims, atmetus tuščiavidurių porų tankį, o tai būtų per daug sudėtinga, nes tektų sunaikinti medžiagos struktūrą susmulkinant ją į smulkiausiais daleles t.y į miltelius. 80 kartų padidinta porcelianinės lėkštės mikrostruktūra, kurioje matomos atviros ir uždaros, burbuliukų formos, poros Todėl paprastai tokių kūnų medžiagos tankis skaičiuojamas taip, kaip ir paprastų kietųjų kūnų, tik gaunama medžiagos tankio reikšmė yra vidutinė pačios medžiagos ir porose esančių dujų tankio reikšmė.

3. Skysčių medžiagos tankio nustatymas Skystis – tai taki medžiaga, neturinti pastovios formos. Jis lengvai užpildo bet kokio indo tūrį. Dėl tokių savybių skysčio tūrio nereikia matuoti ar skaičiuoti, nes įpylus jį į žinomo tūrio indą, skysčio tūris bus lygus indo tūriui. Tuomet pasvėrus žinomo tūrio skystį, galima apskaičiuoti jo tankį. Skysčių medžiagos tankiui nustatyti gali būti taikomi įvairūs metodai ir prietaisai.

3. Skysčių medžiagos tankio nustatymas Skysčio medžiagos tankis gali būti nustatomas hidrometro pagalba. Hidrometras – tai uždaras prietaisas, plūduriuojantis tiriamo skysčio paviršiuje, turintis sugraduotą viršūnėlę, kuri panyra mažiau arba daugiau priklausomai nuo tiriamo skysčio medžiagos tankio. Kuo didesnis skysčio tankis, tuo hidrometras panyra mažiau. Tiriamo skysčio paviršiaus lygis hidrometro skalėje ir parodo skysčio tankio reikšmę. Prietaiso trūkumai: pakankamai mažos skalės ribos, reikalingas palyginus didelis skysčio kiekis, kad jis galėtų plūduriuoti. Hidrometras

3. Skysčių medžiagos tankio nustatymas Piknometras – tai laboratorinis prietaisas - indas su labai tiksliai nustatytu tūriu. Skysčio tankio nustatymas panaudojant piknometrą atliekamas pirmiausiai pripildant jį tiriamu skysčiu. Piknometro dangtelyje yra specialus latakas, padarytas tam, kad uždarius dangtelį, visas perteklinis skysčio kiekis per jį pasišalintų ir prietaiso viduje liktų tik nustatytas skysčio kiekis. Tuomet indo viduje bus tiksliai žinomas tiriamo skysčio tūris. Toliau indas su skysčiu pasveriamas ir atmetus indo svorį sužinoma skysčio masė. O žinant masę ir tūrį apskaičiuojamas skysčio medžiagos tankis. Prietaiso trūkumai: juo matuojamas ne tankis, o tūris. Tankis nustatomas skaičiuojant. Tankio nustatymas užtrunka ilgiau. Matavimai turi būti atliekami prie nurodytos temperatūros Šis prietaisas gali būti naudojamas ne tik skysčių, bet ir miltelių pavidalo medžiagų tankiui nustatyti Piknometras

3. Skysčių medžiagos tankio nustatymas Skysčio tankis taip pat gali būti nustatomas osciliaciniu densitometru. Šis prietaisas veikia osciliaciniu arba vibracijos principu. U formos vamzdelio mechaninis osciliatorius vibruojamas osciliatoriaus rezonanso dažniu, kuris priklauso nuo jo masės. Į U formos vamzdelį įdėjus tiriamosios medžiagos, pakinta osciliatoriaus rezonansinis dažnis. Rezonansinis dažnis priklauso nuo tiriamo skysčio masės: kuo masė didesnė, tuo rezonansinis dažnis yra žemesnis Šis dažnio pokytis yra perskaičiuojamas į tiriamo skysčio medžiagos tankį. Prietaiso trūkumai: prietaisas yra brangus Osciliacinis densitometras

4. Dujų medžiagos tankio nustatymas Dujiniai kūnai, kaip ir skysčiai, neturi pastovios formos. Dujos yra lakios. Jos pasklinda aplinkoje arba inde (ar patalpoje), į kurį yra suleidžiamos, ir užima visą jo tūrį. Dujos yra labai spūdžios. Pučiant dviračio padangą iš pradžių ji būna subliūškusi, po to į gauna formą, o pučiant dar daugiau ji kietėja. Dujų dalelės beveik neveikia viena kitos, atstumai tarp jų dideli. Dalelės laisvai ir greitai juda. Dujų tankis, kaip ir skysčių tankis gali būti apskaičiuojamas padalinus dujų masę iš tūrio. Tačiau dujų masė yra labai nedidelė, todėl dujas yra sudėtinga tiksliai pasverti. Dujų dalelių judėjimo greitis, dujų tankis labai priklauso nuo temperatūros ir slėgio. Atmosfera

4. Dujų medžiagos tankio nustatymas   Baroskopas

5. Kitų planetų vidutinio tankio nustatymas Žinodami planetos masę ir jos tūrį galėtume apskaičiuoti jos tankį, tačiau įprastais būdais planetos pasverti ar jos išmatuoti negalime. Tuomet kaip mokslininkai nustato kitų planetų vidutinį tankį? Pirmiausiai yra nustatomas atstumas nuo Žemės iki tiriamos planetos: Išmatuojami kampai a ir b, bei atstumas B tarp stebėjimo taškų Apskaičiuojamas atstumas iki planetos D

5. Kitų planetų vidutinio tankio nustatymas Žinant atstumą iki planetos toliau skaičiuojama planetos masė. Remiantis mėnulio orbitos periodu ir mėnulio atstumu iki planetos yra randama mėnulio ir tiriamos planetos suminė masė. Išmatuojamas kampas a ir orbitos periodas P. Apskaičiuojamas orbitos dydis D ir tuomet planetos masės m ir mėnulio masės M suma. Mėnulio masė gali būti atmesta, nes paprastai jis būna gerokai mažesnis, nei planeta apie kurią jis skrieja.

5. Kitų planetų vidutinio tankio nustatymas  

5. Kitų planetų vidutinio tankio nustatymas  

5. Kitų planetų vidutinio tankio nustatymas  

SKIRTINGŲ VANDENS BŪSENŲ TANKIO PALYGINIMAS 6.Bandymas SKIRTINGŲ VANDENS BŪSENŲ TANKIO PALYGINIMAS

6.Bandymas Problema: Tikslas: kaip namų sąlygomis palyginti skirtingų būsenų vandens tankį? Tikslas: palyginti skystos ir kietos būsenos vandens tankį.

6.Bandymas Hipotezė: Tyrimo priemonės: vanduo yra beveik nespūdi, taki medžiaga išstumianti į paviršių kūnus, kurių medžiagos tankis yra mažesnis, nei vandens. Tyrimo priemonės: stiklinė su vandeniu, užšaldyto paprasto vandens ledo kūbelis.

6.Bandymas Tyrimo eiga: Imame stiklinę su vandeniu Į stiklinę įmetame ledo kūbelį Stebime rezultatą: ledo kubelis plūduriuoja vandens paviršiuje

6.Bandymas Išvados: Atliktas bandymas patvirtina hipotezę, kad vanduo išstumia mažesnio medžiagos tankio kūnus ir įrodo, kad kietos būsenos, t.y. ledo, medžiagos tankis yra mažesnis už vandens tankį, nors abi medžiagos yra sudarytos iš tų pačių vandens molekulių.

6.Bandymas Bandymą paaiškinanti teorija Nors ledo vandens molekulės išsidėsto tvarkingai ir susijungia viena su kita ryšiais, tačiau tokioje struktūroje susidaro tuščių vietų, dėl to ledo tankis ir yra mažesnis nei vandens  

7.Uždavinių sprendimo pavyzdžiai  

7.Uždavinių sprendimo pavyzdžiai  

7.Uždavinių sprendimo pavyzdžiai  

7.Uždavinių sprendimo pavyzdžiai  

7.Uždavinių sprendimo pavyzdžiai  

8.Testas        

8.Testas        

8.Testas        

8.Testas 10. Ką galime pasakyti apie kūnus, žinodami jų medžiagų tankį? palyginti tokio pat tūrio skirtingų medžiagų kūnų masę apskaičiuoti kūno, kurio negalima pasverti, masę apskaičiuoti kūno, kurio negalima išmatuoti, tūrį      

9.Naudota literatūra Vladas Valentinavičius. Fizika. Vadovėlis 7 klasei. Kaunas: Šviesa, 2003. Aušra Kynienė, Jolanta Gutauskaitė, Žana Kovaliūnienė, Petras Lozda, Rimantas Rozga. Spektras. Fizikos vadovėlis 7 klasei. Vilnius: Briedis, 2005. Jūratė Blažienė, Violeta Šlekienė. Fizikos uždavinynas 7 klasei. Kaunas: Šviesa, 2008. Regina Čekianienė. Fizikos laboratoriniai darbai ir eksperimentinės užduotys 7 klasei. Kaunas: Šviesa, 2008. Palmira Pečiuliauskienė. Fizikos pratybos 7 klasei 1 dalis. Kaunas: Šviesa, 2008. Larisa Gražienė, Rigonda Skorulskienė. Fizika 7 klasei, antrasis pratybų sąsiuvinis. Kaunas: Šviesa, 2011. Fizikos svetainė http://www.fizika.lm.lt/ PhysicalGeography.net http://www.physicalgeography.net/fundamentals/8a.html Math and Science Activity Center http://www.edinformatics.com/math_science/ice_java.htm Excercises of Density http://www.scribd.com/doc/16382791/Exercises-of-Density#scribd

9.Naudota literatūra April Holladay. USA TODAY: “How scientists determine the composition of each planet” http://usatoday30.usatoday.com/tech/columnist/aprilholladay/2006-09-25-measuring- planets_x.htm Astronomy Notes. Determining Planet Properties http://www.astronomynotes.com/solarsys/s2.htm Manual of Weighing Applications. Part1 Density. https://www.sartorius.co.jp/fileadmin/fm- dam/DDM/Lab-Products-and-Services/Lab-Weighing/General/Brochures/BRO- DensityDeterminationManual-e.pdf Mettler-Toledo, LLC. Comparision of different measuring techniques for density and refractometry. http://us.mt.com/us/en/home/supportive_content/product_information_faq/Comparision_mea suring_methods_for_DERE.html Anne Marie Helmenstine, Ph.D. “How To Calculate Density of A Gas” http://chemistry.about.com/od/homeworkhelp/fl/How-To-Calculate-Density-of-A-Gas.htm NASA. Gas density. https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/fluden.html Practical Physics. Measuring the density of air. http://practicalphysics.org/measuring-density- air-3.html