2 测量原理测量原理主要是根据阿基米德原理:浸入液体中的物体受到向上的浮力 , 浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。运用数学表达式就是:F=ρ 液 gV 排 (公式 1)其中 g 是重力加速度,V 排是排开水的体积。二者的乘积正好等于重力。液体密度选用最容易获得的水,注意只能选择水作为测试液体除了水的成本低以外,还有另一个原因就是因为水的密度是 1Kg/m3这个值是近似值。而 g 的值根据地球引力系统决定,随地理经纬度的不同而不同平均值是 9.8N/Kg。根据物理学知识物体质量等于密度与体积的乘积。用公式表示为M=ρV (公式 2)根据公式 2 要求出发泡密度只要用天平称出质量 M 再测得体积 V 就可以推算出发泡密度:ρ=MV而发泡体积 V 和排开水的体积 V 排是相等的。关联公式1 和公式 3 得到新的公式:ρ=M gFF 是浮力是矢量,天平不能直接测量,需要转换,根据高中物理学常识有:F=ma (公式 5)力等于沿着物体加速度方向上质量与加速度的乘积。而根据牛顿定律物体静止或匀速直线运动时受到的合外力为零。也就是说, 当被测发泡完全浸入在水中保持静止时, 合外力为零。简单理解就是浮力 F 等于重力与下压力的合力。这个合力的加速度方向与重力方向相同用 a 表示。而下压力可以想象成一个重力正好等于下压力的重物,压在了被测样本上所达到的受力平衡状态。这个重物和被测样本质量的和记为 m。m 是个假想值,是浮力转换重量的质量,这个时候 a 是在质量运动趋势方向的加速度,这里就是重力加速度,数值上是相等的。天平上的整个系统, 除了被测样本和假想重物外没有添加任何的质量。所以天平示数的变换可以体现出 m 的数值。将(公式 5)带代入(公式 4)并约分相同的物理量后,可以得到ρ=M gFmam这样(公式 6)中仅含有质量和密度,质量 M 可以通过 (公式 3)ρ (公式 4)ρ=ñ gFMM gρ=ñFMM gρ (公式 6)天平获得,m 通过等效代换后表面上看是下压力造成的示数改变,实际上作为质量增量可以测量。ρ 是水的密度,常规物理量,取 1Kg/m3。计算时不影响结果,所以发泡密度的数值可以由天平测出的物理量通过一次除法运算获得。但是单位要使用国际单位制的密度单位。用于计算的公式如下:ρ=Mm (公式 7)注意:这个公式是在特定的条件下使用的,如果条件不符合没有任何物理意义。要求发泡的密度比水小,而且被测样本要有一定的体积。前文提到物理量的选用使用了一些近似值,此方法只作为生产中粗略的密度测量使用,是不能用作评价精密度等级较高的科研项目的。3 测量方法3.1 测量所需器材①数显天平,精度 0.1 以上。②小刀。③大烧杯 300ml。④纯净水,可以用自来水代替。⑤工作台。3.2 实验步骤(1)做好准备工作,将被测发泡或泡沫塑料用小刀切割成 125cm3的小块,注意边缘不要过尖,以压入水中不能产生气泡的类圆柱体为佳。 切块可以不规则, 但样本的形状要均匀,标号以示区分。天平调平放在工作台上。烧杯中盛入 180ml清水。(2)记录样本质量 M,将制备好的样本按照编号逐一放在天平上称得样本质量 M1、M2、……Mn 做好记录。(3)m 的测量。将小刀的刀尖插入被测样本中,作为浸入试样。将盛有清水的烧杯放在天平中央,将浸入试样缓慢压入水中,直至发泡完全浸没页面,刀片的体积忽略不计。待示数稳定后记录测量值 m1。然后取出浸入试样,拔出小刀擦干刀片上的水。 再插入下一个被测样本中, 作为下一个浸入试样。重复以上的测量,得到 m2, 逐一测得 m3,m4,……mn。注意:每次测量之前天平都要从新置零,且尽量不要把水滴落在天平上。(如果测量前天平没有置零,测量的结果会偏小。如果水滴落在天平上,容易造成天平的故障。)将测得的结果对应编号逐一记录。(4)计算。将之前记录的 M 和 m 的数据利用(公式 7)计算出发泡密度的结果,并添加国际单位制密度单位。(5)清理。做好检验后的整理工作。4 结语通过通俗简化的测量可以降低发泡密度的测量成本。使用的器具容易获得,要求的技能不高且能在简单的培训后普遍掌握。参考文献:[1] 牟大全 . 牛顿运动定律 [M]. 济南 : 山东教育出版社 ,2001.[2] 沈大国 . 测定常见物体密度的多种方案 . 维普中文科技期刊数据库 ,2009.摘 要:随着工业化进程的深入,发泡和泡沫塑料技术被广泛应用。发泡、泡沫塑料等材料的密度是重要的质量指标。但体积不规则和高昂的测量成本给密度测量造成了不便。本文论述了通过简单方法近似测量的方案。关键词:阿基米德定理  发泡  密度  测量  浮力中图分类号:G306 文献标识码:A 文章编号:1672-8289(2014)12-0103-01 排水法测量固体发泡密度排水法测量固体发泡密度作者:王进军作者单位:沈阳华晨动力机械有限公司,辽宁 沈阳,110000刊名:科技展望英文刊名:Technology Outlook年,卷(期): 引用本文格式:王进军 排水法测量固体发泡密度[期刊论文]-科技展望 2014(12)2014(12)