Способ измерения объёма тел неправильной формы, плотность которых меньше плотности жидкости
METHOD FOR MEASUREMENT OF VOLUME OF BODIES OF IRREGULAR SHAPE, DENSITY OF WHICH IS LESS THAN DENSITY OF LIQUID

Предлагаемое изобретение относится к средствам обучения учащихся средних учебных заведений различного уровня на уроках физики.
Целью предлагаемого изобретения является измерение объема тела неправильной формы, плотность которого меньше плотности жидкости.
Поставленная цель достигается тем, что:
а) сначала исследуемое тело опускается на дно сосуда и фиксируется;
б) затем наливают жидкость до полного закрытия.
В результате использования предлагаемого способа измерения объема тела, представляется возможным измерение различных тел, плотность которых меньше плотности жидкости.
Предлагаемое изобретение может применяться на уроках физики при выполнении лабораторных работ.
В средних учебных заведениях известны различные способы измерения объема твердых тел, плотность которых меньше плотности жидкости:
а) если плотность твердого тела меньше плотности жидкости, в которой измеряют объем тела, то к телу при измерении добавляют утяжеляющий груз и соответственно учитывают это при определении объема тела;
б) если твердое тело плавает в жидкости, то его необходимо полностью погрузить в жидкость при помощи карандаша, спицы или проволоки;
в) если твердое тело плавает в жидкости, то его необходимо принудительно полностью погрузить в жидкость (RU 2559175 с1 от 08.10.2015 года, авторы: Гуревич Лев Евсеевич и другие).
Прототипом предлагаемого изобретения является «Способ определения плотности твердых материалов и устройство для его осуществления» (RU 2559175 c1 от 08.10.2015 года, авторы: Гуревич Лев Евсеевич и другие).
В предлагаемом способе определения плотности (объема) материала исследуемый образец, плотность которого меньше плотности жидкости, помещают в сосуд на поверхность жидкости. Для реализации этого способа измерения плотности твердых материалов предлагается устройство, представляющее из себя сосуд из прозрачного материала, при этом сосуд выполнен с широкой горловиной, торец края горловины сосуда выполнен в виде плоского участка, внешний размер которого больше размера наружной поверхности сосуда, а от наружной поверхности сосуда к краю горловины выполнен плавный переход, на нижней части которой выполнен выступ-утапливатель, при этом
внешний размер крышки больше размера горловины сосуда не менее чем на величину зазора между внутренней поверхностью горловины сосуда и выступом-утапливателем крышки, а контактирующие поверхности крышки и горловины сосуда выполнены шлифованными.
Недостатками известного способа являются:
а) устройство материалоемкое и сложное при изготовлении;
б) трудоемкий процесс закручивания крышки с выступом-утапливателем, так как при движении твердого тела в жидкости возникает дополнительная сила - сила сопротивления среды;
в) сложность эксплуатации устройства и значительное число необходимых последовательных операций для определения объема исследуемого тела.
Целью предлагаемого изобретения является ускорение и упрощение процесса измерения объема различных тел неправильной формы, плотность которых меньше плотности жидкости.
1
2
T1
1
2
3
2
3
T1
T
Для достижения поставленной цели исследуемое тело в мешочке (14) помещают в прозрачный измерительный цилиндрический сосуд (1) с вертикальной градуировкой в единицах объема (15) закрепляют его на дне сосуда при помощи устройства, состоящего из катушки с ручкой (9), непромокаемой нити (10), в конце которой расположен зажим (7) и неподвижного блока (6), закрепленных на внутренней стороне сосуда клеевым швом (5). Сосуд и тренога (3) соединены клеевым швом. Сосуд снабжен двумя ушками (11), которые соединены дужкой (12). Для фиксации исследуемого тела используется нить с кольцом (13), которая одним концом соединяется с ушком, а другим концом с ручкой катушки. Затем наливают жидкость (2) в прозрачный измерительный цилиндрический сосуд для полного закрытия исследуемого тела и фиксируют объем жидкости с телом (V). Если снять кольцо с ручки катушки, исследуемое тело под действием архимедовой силы всплывет на поверхность жидкости. После извлечения тела из  сосуда, мешочек снова погружают в жидкость и фиксируют объем жидкости без тела (V), определяют разность этих объемов V=V-V. Для слива жидкости используют сливной краник (4), закрепленный на дне сосуда при помощи плоского фланца с наружным выступом и внутренней резьбой (8). После слива жидкости в какой-либо сосуд, мензуркой измеряют объем (V) этой жидкости, определяют разность объемов V-V=V' - которая равна объему мешочка, нити с зажимом и неподвижного блока с креплением. Затем определяют объем исследуемого тела как разность V-V'=V.
Предлагаемое устройство характеризуется простотой конструкции, отсутствием необходимости предварительной точной настройки, является простым в изготовлении и удобным в эксплуатации.
Существенность отличий
Неизвестны способы измерения объема тел неправильной формы, плотность которых меньше плотности жидкости,  когда сначала исследуемое тело принудительно опускается на дно прозрачного измерительного цилиндрического сосуда с вертикальной градуировкой в единицах объема и фиксируется, затем наливают жидкость до полного закрытия исследуемого тела.
Технико-экономические преимущества
Затраты для изготовления предлагаемого устройства гораздо ниже, чем у прототипа, поэтому и себестоимость единичной продукции будет значительно меньше.