Краткая теория работы. На рисунке изображено гидростатическое взвешивание

На рисунке изображено гидростатическое взвешивание. Над чашкой 1 весов помещают скамью 2, на которую ставится стакан 3 с жидкостью. Взвешиваемое тело подвешивается к плечу коромысла 4 весов за проволочку 5, таким образом, чтобы целиком быть погруженным в жидкость, не задевая при этом дна и стенок стакана 3.

При определении плотности жидкости взвешиваемое тело, с поверхности которого легко удалить жидкость и размеры которого соответствуют требованиям эксперимента, предварительно уравновешенное разновесками, поочередно взвешивается в дистиллированной и в исследуемой жидкости.

Пусть непоправленное на воздух значение массы жидкости будет М, а не- поправленное значение массы вытесненной воды М¹, тогда непоправленное значение плотности жидкости будет

, (6.1)

где ρ ` - плотность дистиллированной воды во время опыта. Введем поправку. Для этого обозначим через V- объем взвешиваемого тела, через d_в - плотность воздуха. Объем взвешиваемого тела равен объему вытесненной им воды, т.е.

. (6.2)

С другой стороны, он равен объему вытесненной исследуемой жидкости

. (6.3)

Приравняв выражение (6.2) и (6.3), найдем значение поправленной плотности жидкости:

(6.4)

или с учетом выражения (6.1):

.

При определении плотности твердого тела гидростатическим взвешиванием схема опыта такая же, как и при работе с жидкостью, но механизм исследования несколько отличается. Вначале взвешивается исследуемое тело. Затем оно подвешивается к коромыслу весов на тонкую проволоку соответствующей длины и вновь взвешивается. После чего подставляется стакан с дистиллированной водой, и весы уравновешиваются при погружении исследуемого тела в воду.

Пусть М - непоправленное значение массы исследуемого тела, m₁- его масса вместе с проволокой, m₂ - кажущаяся масса тела с проволокой при погружении в воду, (M`=m₁-m₂) - масса вытесненной телом воды; Тогда непоправленная плотность тела будет равна:

(6.5)

Здесь ρ `- плотность дистиллированной воды при температуре опыта (как и в предыдущих случаях берется из таблицы).

Обозначим через V объем тела, равный объему вытесненной воды, т.е. можно записать с учетом воздуха:

,

откуда (6.6)

Сравнивая формулы (6.1) и (6.5) и формулы (6.4) и (6.6), видим, что они совершенно аналогичны.