[자연과학] 실험보고서 - 물체의 비중

1. 실험 목적 Archimedes의 원리를 이해하고 Jolly의 용수철저울을 사용하여 고체와 액체의 비중을 측정한다. 2. 실험 원리 온도 에서의 물질의 밀도와 에서의 순수한 물의 밀도()의 비를 그 물질의 에서의 비중이라고 한다. 비중은 단위가 없는 무차원의 값이다. 어떤 물체의 무게를 , 그 물체와 같은 부피를 가진 온도 , 그 물체와 같은 부피를 가진 온도 에서의 액체의 무게를 , 이 온도에서의 액체의 비중을 이라고 하면 그 물체의 비중 는 다음과 같이 구할 수 있다. 한편, 밀도 또는 비중을 측정하기 위한 편리한 방법은 다음에 주어진 Archimedes의 원리를 이용하는 것이다. “ 어떤 물체를 액체 속에 담그면 그 물체는 물체의 부피에 해당하는 액체의 무게만큼의 힘을 연직 방향으로 받게 된다.” 이 힘을 부력이라 부른다. (1) 고체의 비중 그림 13-1에 주어진 Jolly의 용수철저울에 용수철 상수 k인 용수철에 질량이 m이고 부피가 V인 물체를 매달았을 때 용수철의 길이가 에서 만큼 늘어났다면 물체의 무게는 다음과 같다. 그리고 물체를 온도 인 물체 담갔을 때 용수철이 만큼 늘어났다면 이다. 여기서 는 에서의 물의 밀도이다. 그러므로 부력에 해당하는 물체와 같은 부피의 물 무게 는 이다. 그러므로 물체의 비중 S는 가 된다. 여기서 는 에서의 물의 비중이다. (2) 액체의 비중 앞의 물체를 물이 아닌 다른 임의의 액체 속에 담갔을 때 용수철의 길이가 만큼 늘어났다면 가 된다. 여기서 은 액체의 밀도이다. 그러므로 물체와 같은 부피의 액체 무게 은 이다. 그러므로 이다. 양변을 에서의 순수한 물의 밀도로 나누어 주면 임의의 액체의 비중 은 다음과 같다. 여러 액체 비중실험계 ① 베스트팔비중계(Westphal balance): 지레의 한쪽 끝에 추를 매달고 이것이 작용하는 시료의 부력에 의한 지레의 기울기를 라이더(rider:加重分…
① 베스트팔비중계(Westphal balance): 지…