Съдържание

ВсОШ 2010, Регионален етап, 9–11 клас — Задача 9.2. Тур маслом не испортишь

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Всички материали от ВсОШ 2010

XLIV Всероссийская олимпиада школьников по физике. Региональный этап. Экспериментальный тур. 9, 10 и 11 классы

Условие

Предложите способ, благодаря которому с помощью предложенного оборудования можно определить плотность $\rho$ растительного масла. Соберите экспериментальную установку. Схематично изобразите её в отчёте. Выполните необходимые измерения. Для получения большей точности повторите эксперимент не менее 5 раз.

Таблица 1

№ опыта	$x_1$ , [ед.] $_1$	$x_2$ , [ед.] $_2$	...	$\rho$ , кг/м $^3$
1
2
3
4
5
Среднее значение

Начертите в отчёте таблицу по аналогии с таблицей 1, где $x_1$ , $x_2$ , ... — измеряемые величины, а [ед.] $_1$ , [ед.] $_2$ , ... — условные обозначения размерностей этих величин. Результаты экспериментов занесите в таблицу и усредните. Приведите полученное значение $\rho$ .

Примечание. Плотность воды $\rho_0 = 1000$ кг/м $^3$ .

Оборудование. Прозрачный цилиндрический сосуд, ёмкость с водой, прозрачная пластиковая трубочка, пластиковая линейка, скотч, ёмкость с растительным маслом, шприц, бумажные салфетки для поддержания в чистоте рабочего места.

Рекомендации организаторам.

Растительное масло (20 мл) налить в небольшую ёмкость, например, в пластиковый стакан объёма 100 мл.
Трубочка (соломинка для коктейлей) диаметра $\approx 5$ мм и длины $\geqslant 12$ см должна быть прозрачной, чтобы сквозь неё можно было видеть границу раздела масла и воды.
Целесообразно выдавать участникам олимпиады инсулиновый шприц (с предварительно удалённой иглой).
В качестве цилиндрического сосуда желательно выдать стеклянную пол-литровую банку или пол-литровую пластмассовую бутылку. У пластмассовой бутылки следует обрезать верхнюю коническую часть.

Отговори

Решение

С помощью скотча прикрепим трубочку к линейке рядом со шкалой(рис. 9). Скотчем же прикрепим к стенке цилиндра с водой систему линейка–трубочка так, чтобы трубочка была вертикальной. Нальём в ёмкость воды почти до уровня, где вертикальные стенки начинают сужаться. Наберём в шприц масла, и будем его понемногу наливать в верхнее отверстие трубочки. Масло станет вытеснять воду. Добьёмся того, чтобы масло вытеснило из трубочки всю воду, но не вытекало из нижнего отверстия. По линейке определим расстояние $h_1$ от нижнего края трубочки до границы раздела воздух–вода. Измерим расстояние $h_2$ от нижнего края трубочки до верхней границы масла. Из равенства давления на уровне нижней границы трубочки определим плотность масла:

\rho_0 g h_1 = \rho g h_2,

Стеклянная банка с водой (волнистые значки), к стенке прикреплены вертикальная линейка и прозрачная трубочка; слева размер h_1 от нижнего края трубочки до уровня воды, справа h_2 до верхней границы масла. — Рис. 9

откуда

\rho = \rho_0 \frac{h_1}{h_2}.

Плотность масла должна получаться в пределах:

\rho = (0{,}85 - 0{,}93)\ \text{г/см}^3.

Примерные критерии оценивания

Критерий	Баллы
Приведён рисунок установки с её описанием	2
Записаны формулы для давления масла и воды у нижнего края трубочки	3
Получена формула для плотности масла	2
Проведена серия из 5 измерений	4
Если серия состоит из 4 измерений	3
Если серия состоит из 3 измерений	2
Если серия состоит из 2 измерений	1
Если серия состоит из 1 измерения	0
Приведены средние значения плотностей	2
Результат попал в границы от 0,85 г/см $^3$ до 0,93 г/см $^3$	2
Если полученное значение $\rho$ не попало в указанные границы	0

Оригинал в Архива: region10E.pdf