Внимание: проведение эксперимента требует предельной аккуратности и выдержки. Не торопитесь, при каждом измерении добивайтесь полного прекращения колебаний.

Часть A. Теоретическая

A1 Кратко объясните, почему при погружении гвоздя в воду равновесие весов нарушается.

A

A2 На одной чашке весов находится стакан с водой и кусок проволоки, на второй гири. Весы уравновешены. Нарушится ли равновесие весов, если кусок проволоки переложить в стакан?

A

A3 Гвоздь диаметром $d$, изготовленный из материала плотностью $\rho$ погружен на глубину $h$ в стакан с жидкостью плотностью $\rho_0$. Рассчитайте, на сколько изменится вес стакана.

A S

Плотность воды считайте известной и равной $\rho_0 = 1.0\cdot10^3~{кг}/{м^3}$.

Часть B. Экспериментальная

Для погружения гвоздя создайте следующую установку: на гвоздь подвеса в кусочком ластика воткните декоративную кнопку, на которую намотайте нить, к концу которой привяжите гвоздь. Расположите весы так, чтобы гвоздь погружался в один из стаканов. Вращая головку кнопки, вы сможете медленно и аккуратно регулировать глубину погружения, добиваясь установления равновесия. На стакан наклейте полоску миллиметровой бумаги.

Добивайтесь установления полного равновесия по стрелке!

B1 Уравновесьте два стакана с водой на чашках весов. Внутрь одного из стаканов положите обрезок проволоки. Погружая гвоздь во второй стакан, измерьте при какой глубине погружения $h$ гвоздя, весы снова окажутся в состоянии равновесия.

Повторите измерения, при разном числе обрезков проволоки.

A S

B2 Постройте график зависимости глубины погружения гвоздя (при котором весы приходят в состояние равновесия) от числа кусочков проволоки, положенных в стакан на другой чашке весов.

A S

Используя полученные данные, вам необходимо рассчитать плотность стали. Можете считать, что гвоздь и обрезки проволоки изготовлены из одного материала (стали). 

B3 Проведите необходимые вам дополнительные измерения. Обязательно укажите, что и как вам пришлось измерять и результаты ваших измерений.

A S

B4 Рассчитайте плотность стали. Укажите плотность чего, вы все-таки, измерили.

A S

Постарайтесь провести свои расчеты так, чтобы на их результаты не влияла погрешность, связанная с острием гвоздя (которое не является цилиндрическим).

Оборудование

1. Весы лабораторные (без разновесов)
2. Два пластиковых стакана с водой
3. Гвоздь железный
4. Обрезки стальной проволоки 10 штук (диаметр этой проволоки $d = 0.80~мм$; считайте, что длины всех кусочков одинаковы)
5. Ластик
6. Кнопка декоративная
7. Полоска миллиметровой бумаги
8. Подвес
9. Нитка