Maye və bərk cisimlərin sıxlığını təyin etmək üçün onların kütləsini və həcmini bilmək lazımdır. Kütlənin ölçülməsində heç bir problem yoxdursa, o zaman cismin həcminin dəqiq qiymətini onun məlum müntəzəm həndəsi forması, məsələn, prizma və ya piramidanın forması varsa tapmaq olar. Bədənin ixtiyari bir forması varsa, onun həcmini standart həndəsi vasitələrlə dəqiq müəyyən etmək mümkün deyil. Bununla belə, maye və ya bərk cismin sıxlıq dəyəri hidrostatik balansdan istifadə etməklə yüksək dəqiqliklə ölçülə bilər.
Tarixi məlumat
Bəşəriyyət cisimlərin həcminin və sıxlığının ölçülməsi məsələsi ilə qədim zamanlardan maraqlanıb. Sağ qalan tarixi sübutlara görə, qeyd olunan problem ilk dəfə Arximed tərəfindən qızıl tacın saxta olub-olmadığını müəyyən etmək üçün ona verilən tapşırığın öhdəsindən gələndə uğurla həll edilmişdir.
Arximederamızdan əvvəl III əsrdə yaşamışdır. Kəşf edildikdən sonra, işində yunanların ifadə etdiyi fiziki prinsipdən istifadə edən bir ixtira yaratmaq üçün bəşəriyyət təxminən 2000 il çəkdi. Bu hidrostatik tarazlıqdır. 1586-cı ildə Galileo tərəfindən icad edilmişdir. Bu tarazlıqlar uzun müddətdir müxtəlif mayelərin və bərk cisimlərin sıxlığını dəqiq ölçmək üçün əsas üsul olmuşdur. Qalileonun hidrostatik tarazlığının fotosu aşağıda göstərilib.
Sonradan onların müxtəlifliyi ortaya çıxdı - Mohr-Westphal tərəzi. Onlarda, iki eyni qol əvəzinə, ölçülmüş yükün dayandırıldığı və tarazlığı əldə etmək üçün məlum kütlənin yüklərinin sürüşdüyü yalnız birindən istifadə edilmişdir. Mohr-Westphal miqyası aşağıda göstərilmişdir.
Hazırda elmi laboratoriyalarda hidrostatik tarazlıqlara nadir hallarda rast gəlinir. Onlar piknometr və ya elektron tərəzi kimi daha dəqiq və istifadəsi asan alətlərlə əvəz edilib.
Qaliley tərəzisinin komponentləri
Bu cihazın mərkəzi üfüqi ox ətrafında sərbəst dönə bilən eyni uzunluqda iki qolu var. Hər qolun ucundan bir fincan asılır. O, məlum kütlənin çəkilərini saxlamaq üçün nəzərdə tutulmuşdur. Fincanların dibində qarmaq var. Ondan fərqli yüklər asa bilərsiniz.
Çəkilərə əlavə olaraq, hidrostatik tarazlığa iki metal silindr daxildir. Onlar eyni həcmə malikdirlər, onlardan yalnız biri tamamilə metaldan hazırlanır, ikincisi isə içi boşdur. Bir şüşə silindr də daxildir.ölçmələr zamanı maye ilə doldurulur.
Sözügedən alət Arximed qanununu nümayiş etdirmək və maye və bərk cisimlərin sıxlığını təyin etmək üçün istifadə olunur.
Arximed qanununun nümayişi
Arximed müəyyən etdi ki, mayeyə batırılmış cisim onu sıxışdırır və yerdəyişən mayenin çəkisi cismə yuxarıya doğru hərəkət edən qaldırıcı qüvvəyə tam bərabərdir. Hidrostatik tarazlıqdan istifadə edərək bu qanunun necə yoxlanılacağını göstərəcəyik.
Cihazın sol qabına əvvəlcə içi boş metal silindr, sonra isə dolu asacağıq. Cihazı tarazlaşdırmaq üçün tərəzinin sağ tərəfinə çəkilər qoyuruq. İndi şüşə silindri su ilə dolduraq və sol qabın tam metal ağırlığını içərisinə yerləşdirək ki, o, tamamilə suya batır. Müşahidə edilə bilər ki, düzgün qabın çəkisi daha çox olacaq və cihazın tarazlığı pozulacaq.
Sonra içi boş yuxarı silindrə su çəkirik. Tərəzilərin yenidən tarazlığını necə bərpa etdiyinə baxaq. Metal silindrlərin həcmləri bərabər olduğundan məlum olur ki, dolu silindrlə yerdəyişən suyun çəkisi onu mayedən itələyən qüvvəyə bərabər olacaq.
Aşağıdakı şəkil təsvir edilən təcrübəni göstərir.
Bərk cisimlərin sıxlığının ölçülməsi
Bu, hidrostatik tərəzilərin əsas vəzifələrindən biridir. Təcrübə aşağıdakı addımlar şəklində həyata keçirilir:
- Bədənin çəkisi ölçülür, onun sıxlığı tapılmalıdır. Bunun üçün qablardan birinin qarmağından asılır və ikinci qabın üzərinə müvafiq kütlədə çəkilər qoyulur. Tapdığımızı işarə edəkyol yük simvolunun çəkisinin dəyəri m1.
- Ölçülən gövdə tamamilə distillə edilmiş su ilə doldurulmuş şüşə silindrə batırılır. Bu vəziyyətdə bədən yenidən çəkilir. Tutaq ki, ölçülmüş kütlə m2 idi.
- Aşağıdakı düsturdan istifadə edərək bərk cismin ρs sıxlıq dəyərini hesablayın:
ρs=ρlm1/(m 1- m2)
Burada ρl=1 q/sm3 distillə edilmiş suyun sıxlığıdır.
Beləliklə, bərk cismin sıxlığını təyin etmək üçün onun havada və sıxlığı məlum olan mayedə çəkisini ölçmək lazımdır.
Mayelərin sıxlığının təyini
Hidrostatik tarazlıqların işləməsi üçün əsas olan Arximed prinsipi sözügedən cihazdan istifadə etməklə istənilən mayenin sıxlığını ölçməyə imkan verir. Bunun necə edildiyini təsvir edək:
- İxtiyari yük götürülür. Bu, metal bərk silindr və ya ixtiyari formalı hər hansı digər gövdə ola bilər. Sonra yük məlum sıxlığı ρl1 olan mayeyə batırılır və yükün çəkisi m1 ölçülür.
- Eyni yük tamamilə naməlum sıxlığı ρl2 olan mayeyə batırılır. Bu halda onun kütləsinin qiymətini yazın (m2).
- Ölçülən dəyərlər düsturla əvəz olunur və mayenin sıxlığını təyin edir ρl2:
ρl2=ρl1m2/m 1
Bdistillə edilmiş su tez-tez məlum sıxlığa malik maye kimi istifadə olunur (ρl1=1 q/sm3).
Beləliklə, Qalileonun hidrostatik tarazlığından maddələrin və materialların sıxlığını təyin etmək üçün istifadə etmək olduqca asandır. Onların nəticələrinin dəqiqliyi 1% daxilindədir.
