Номер №6, страница 60 - гдз по физике 7 класс лабораторный практикум Холина, Березин

Экспериментальные задания - номер №6, страница 60.

Условие.

Задание № 6

https://go.prosv.ru/hR3x9H

ОБНАРУЖЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ СИЛ МОЛЕКУЛЯРНОГО ПРИТЯЖЕНИЯ

► Постановка задачи

Используя измерительный цилиндр с водой, линейку, резиновый шнур, ножницы и полоску бумаги, показать на опыте действие сил молекулярного притяжения между полоской бумаги, смоченной водой, и стеклянной стенкой измерительного цилиндра.

Общий вид экспериментальной установки показан на рисунке 29.

На резиновом шнуре закреплена полоска бумаги, длина и ширина которой соответственно равны 10 и 3 см. Полоску бумаги помещают в измерительный цилиндр с водой, полностью погружая в воду, затем извлекают из воды и прислоняют к наружной стенке измерительного цилиндра (см. рис. 29). Силу притяжения между полоской бумаги, смоченной водой, и стеклянной стенкой измерительного цилиндра обнаруживают по растяжению резинового шнура.

Рис. 29

► Анализ условия

Смоченную водой полоску бумаги удерживают на стеклянной поверхности силы молекулярного притяжения. Если медленно тянуть шнур вверх, то благодаря действию этих сил шнур растягивается, пока наконец полоска бумаги не отрывается от стекла.

► План выполнения задания

1. Зарисуйте схему проведения опыта. Укажите стрелкой направление, в котором стремятся переместить полоску бумаги.

2. Закрепите полоску бумаги на резиновом шнуре. Для этого с помощью ножниц сделайте отверстие на одном из её концов.

3. Погрузите полоску бумаги полностью в воду и затем прислоните её к наружной поверхности измерительного цилиндра.

4. Измерьте линейкой первоначальную длину $l_0$ шнура и запишите результат с учётом абсолютной погрешности, приняв её равной цене деления шкалы линейки.

5. Медленно тяните вверх полоску бумаги до тех пор, пока она не оторвётся от поверхности измерительного цилиндра. Измерьте длину шнура $\text{l}$ при его наибольшем растяжении и запишите результат с учётом абсолютной погрешности, приняв её равной цене деления шкалы линейки.

6. Определите удлинение шнура $x = l - l_0$ и запишите результат с учётом абсолютной погрешности.

Указание. Абсолютная погрешность измерения удлинения шнура оценивается как сумма абсолютных погрешностей измерения начальной длины шнура и длины шнура в растянутом состоянии.

Решение.

Дано:

Поскольку это описание лабораторной работы, реальные значения должны быть получены в ходе эксперимента. Для демонстрации решения примем следующие гипотетические результаты измерений:
Первоначальная длина резинового шнура: $l_0 = 15,0$ см
Длина резинового шнура при максимальном растяжении: $l = 17,5$ см
Цена деления измерительной линейки: $C = 1$ мм. Абсолютная погрешность каждого измерения длины принимается равной цене деления: $\Delta l_0 = \Delta l = C = 1$ мм.

Перевод в систему СИ:
$l_0 = 15,0 \text{ см} = 0,150 \text{ м}$
$l = 17,5 \text{ см} = 0,175 \text{ м}$
$\Delta l_0 = \Delta l = 1 \text{ мм} = 0,001 \text{ м}$

Найти:

Удлинение шнура $\text{x}$ с учётом абсолютной погрешности $\Delta x$.

Решение:

1. Зарисуйте схему проведения опыта. Укажите стрелкой направление, в котором стремятся переместить полоску бумаги.

Схема опыта представляет собой измерительный цилиндр, стоящий на горизонтальной поверхности. К его наружной вертикальной стенке прижата смоченная водой полоска бумаги. Верхний конец полоски бумаги прикреплен к резиновому шнуру. Шнур тянут вертикально вверх. Стрелка, направленная вертикально вверх от шнура, показывает направление силы, с которой тянут шнур, стремясь оторвать полоску бумаги от стенки цилиндра.

(Так как в текстовом формате невозможно нарисовать схему, приведено её словесное описание).

Ответ: Схема опыта описана выше.

2. Закрепите полоску бумаги на резиновом шнуре. Для этого с помощью ножниц сделайте отверстие на одном из её концов.

Этот пункт является подготовительным действием в ходе выполнения эксперимента и не требует записи какого-либо измеряемого результата.

Ответ: Действие выполнено.

3. Погрузите полоску бумаги полностью в воду и затем прислоните её к наружной поверхности измерительного цилиндра.

Этот пункт является ключевым действием в ходе эксперимента. Смоченная водой полоска бумаги удерживается на стеклянной поверхности цилиндра за счет сил молекулярного притяжения (смачивания).

Ответ: Действие выполнено.

4. Измерьте линейкой первоначальную длину $l_0$ шнура и запишите результат с учётом абсолютной погрешности, приняв её равной цене деления шкалы линейки.

Для измерений используем линейку с ценой деления $C = 1$ мм. Абсолютная погрешность измерения равна цене деления: $\Delta l_0 = 1$ мм $ = 0,1$ см. Допустим, результат измерения первоначальной длины шнура (в ненагруженном состоянии) составил $l_0 = 15,0$ см. Запись результата с учётом погрешности:

$l_0 = (15,0 \pm 0,1)$ см.

Ответ: $l_0 = (15,0 \pm 0,1)$ см.

5. Медленно тяните вверх полоску бумаги до тех пор, пока она не оторвётся от поверхности измерительного цилиндра. Измерьте длину шнура $\text{l}$ при его наибольшем растяжении и запишите результат с учётом абсолютной погрешности, приняв её равной цене деления шкалы линейки.

Абсолютная погрешность этого измерения также равна цене деления линейки: $\Delta l = 1$ мм $= 0,1$ см. Предположим, что в момент, предшествующий отрыву полоски, длина растянутого силой молекулярного притяжения шнура составила $l = 17,5$ см. Запись результата с учётом погрешности:

$l = (17,5 \pm 0,1)$ см.

Ответ: $l = (17,5 \pm 0,1)$ см.

6. Определите удлинение шнура $x = l - l_0$ и запишите результат с учётом абсолютной погрешности.

Удлинение шнура вычисляется как разность между его конечной и начальной длиной:

$x = l - l_0 = 17,5 \text{ см} - 15,0 \text{ см} = 2,5 \text{ см}$.

Согласно указанию в задаче, абсолютная погрешность косвенного измерения (удлинения) $\Delta x$ равна сумме абсолютных погрешностей прямых измерений длин $\text{l}$ и $l_0$:

$\Delta x = \Delta l + \Delta l_0 = 0,1 \text{ см} + 0,1 \text{ см} = 0,2 \text{ см}$.

Таким образом, итоговый результат для удлинения шнура с учётом погрешности записывается как:

$x = (2,5 \pm 0,2)$ см.

Ответ: $x = (2,5 \pm 0,2)$ см.