3B Scientific Set of 5 Density Bodies User Manual [en, de, es, it, fr]
3B SCIENTIFIC
Satz 5 Dichtekörper U8404556
Bedienungsanleitung
04/08 ALF
®
PHYSICS
1 Probekörper Kupfer
2 Probekörper Eisen
3 Probekörper Aluminium
4 Probekörper Messing
5 Probekörper Holz
6 Hohlkörper
1. Beschreibung
Der Satz 5 Dichtekörper dient zur Dichtebestimmung unterschiedlicher Materialien und zum
Nachweis des archimedischen Prinzips.
Der Satz besteht aus fünf Probekörpern unterschiedlichen Materials und gleichen Abmessungen
sowie einem transparenten Hohlkörper mit Haltebügel gleichen Innenvolumens. Die Probekörper
sind mit 2-mm-Bohrungen zur Aufhängung versehen.
2. Technische Daten
Materialien: Holz, Aluminium,
Eisen, Messing,
Kupfer
Abmessungen eines Quaders: 10 x 20 x 45 mm
3. Bedienung
3.1 Dichtebestimmung fester Körper
Zur Bestimmung der Dichte sind folgende Geräte
zusätzlich erforderlich:
3
1 Elektronische Waage 200 g (230 V, 50/60 Hz)
U42048-230
oder
1 Elektronische Waage 200 g (115 V, 50/60 Hz)
U42048-115
1 Messschieber U10071
1 Becherglas aus U14210
3.1.1 Dichtebestimmung durch Wägung und Vo-
lumenberechnung
• Abmessungen der Körper mittels Messschieber
bestimmen und daraus Volumen berechnen,
• Gewicht durch Wägung bestimmen.
• Dichte der Probekörper nach der Formel
m
=ρ
V
berechnen.
Anmerkung:
Durch die 2-mm-Bohrung entsteht ein Fehler, der
für genaue Berechnungen berücksichtigt werden
muss.
1
3.1.2 Dichtebestimmung durch Auftriebsmessung
• Ca. 20 cm Perlonfaden durch die Bohrung in
den Probekörpern führen und zu einer Schlaufe zusammen binden.
• Probekörper auf die Waage stellen und das
Gewicht notieren.
• Becherglas mit Wasser füllen.
• Probekörper an den Unterflurwägehaken der
Waage hängen.
• Probekörper vollkommen in das Wasser tau-
chen und das Gewicht ablesen.
Durch den Auftrieb verliert der Körper scheinbar
soviel an Gewicht wie das von ihm verdrängte Flüssigkeitsvolumen besitzt.
• Gewichtsdifferenz bilden und daraus das Volu-
men des Probekörpers bestimmen. (Dichte von
Wasser 1 g/cm
• Dichte des Probekörpers nach der Formel
m
=ρ
V
3
)
berechnen.
• Messung mit den anderen Probekörpern wie-
derholen und mit den Ergebnissen aus Experiment 3.1.1 vergleichen.
Anmerkung:
Für den Probenkörper Holz ist die Dichte wie unter
Punkt 3.1.1 beschrieben zu bestimmen.
3.2 Bestätigung des archimedischen Prinzips
Das archimedische Prinzip lautet:
Die Auftriebskraft F
um ist genau so groß wie die Gewichtskraft F
vom Körper verdrängten Mediums; F
eines Körpers in einem Medi-
A
= FG.
A
des
G
Das archimedische Prinzip gilt in Flüssigkeiten und
Gasen.
Zusätzlich benötigte Geräte:
1 Präzisionskraftmesser 1 N U20032
1 Becherglas aus U14210
1 Messschieber U10071
1 Stativfuß U8611160
1 Stativstange, 750 mm U15003
1 Muffe mit Haken U13252
• Stativ aufbauen und Kraftmesser an den Haken
hängen (Fig. 1).
• Probekörper in den Hohlkörper stecken, um zu
demonstrieren, dass sein Volumen gleich dem
Innenvolumen des Hohlkörpers ist.
• Volumen des Probekörpers aus seinen Abmes-
sungen berechnen.
• Hohlkörper und Probekörper an den Kraftmes-
ser hängen.
• Gewicht ablesen und notieren.
• Becherglas darunter stellen und mit Wasser
befüllen.
• Kraftmesser soweit absenken, dass der Probe-
körper vollständig im Wasser eingetaucht ist.
• Neuen Wert am Kraftmesser ablesen.
Die Differenz zwischen beiden Ablesungen entspricht der Auftriebskraft F
• Hohlkörper mit Wasser füllen.
auf den Probekörper.
A
Da das Innenvolumen des Hohlkörpers gleich dem
Volumen des Probekörpers ist, entspricht die eingefüllte Menge Wasser der durch den Probekörper
verdrängten Menge Wasser.
Der Kraftmesser zeigt wieder den ursprünglichen
Wert an. Das Archimedische Prinzip ist damit bestätigt.
Fig. 1 Experimenteller Aufbau
Elwe Didactic GmbH ▪ Steinfelsstr. 6 ▪ 08248 Klingenthal ▪ Deutschland ▪ www.elwedidactic.com
3B Scientific GmbH ▪ Rudorffweg 8 ▪ 21031 Hamburg ▪ Deutschland ▪ www.3bscientific.com
Technische Änderungen vorbehalten
© Copyright 2008 3B Scientific GmbH
3B SCIENTIFIC
Set of Five Blocks of Various Densities U8404556
Instruction Sheet
04/08 ALF
®
PHYSICS
1 Sample block - copper
2 Sample block - iron
3 Sample block - aluminium
4 Sample block - brass
5 Sample block - wood
6 Hollow body
1. Description
The set of five blocks of various densities is used to
determine the densities of different materials and
to demonstrate Archimedes’ principle.
The set consists of five sample blocks of different
materials with identical dimensions plus a
transparent hollow body with internal volume
equal to that of the sample blocks and a loop
attached for suspending it. The sample blocks are
provided with 2 mm holes for suspending them.
2. Technical data
Materials: Wood, aluminium,
iron, brass, copper
Dimensions of each block: 10 × 20 × 45 mm
3. Experiment procedure
3.1 Determining densities of solid bodies
The following additional equipment is needed for
determining the densities:
1 Electronic balance, 200 g (230 V, 50/60 Hz)
U42048-230
3
or
1 Electronic balance, 200 g (115 V, 50/60 Hz)
U42048-115
1 Vernier calliper, 150mm U10071
1 Beaker, low shape, from set U14210
3.1.1 Determining density by weighing and
calculating the volume
• Measure the dimensions of the blocks using
the Vernier calliper and calculate the volume.
• Determine the mass m by weighing.
• Calculate the densities of the samples
according to the formula:
m
.
=ρ
V
Note:
The 2 mm holes introduce an error and for precise
determination that must be taken into account in
the calculation.
3.1.2 Determining density by measuring the
buoyant force
• Push about 20 cm of nylon thread through a
hole in the sample block and tie the ends to
make a loop.
1
Place the sample block on the balance and
•
note the weight.
• Fill the beaker with water.
• Hang the sample block on the hook below the
scale-pan of the balance.
• Immerse the sample block completely in the
water and note the weight reading.
The block shows an apparent loss of weight caused
by the buoyant force, which is equal to the weight
of the volume of liquid that it displaces.
• Note the weight difference and from it
determine the volume of the sample block,
using the fact that the density of water is
3
1 g/cm
.
• Calculate the density of the sample according
to the formula:
m
.
=ρ
V
• Repeat the measurement with the other
sample blocks and compare the results with
those from Experiment 3.1.1.
Note:
For the wooden sample block the density can only
be determined by the method of Experiment 3.1.1.
3.2 Confirming Archimedes’ principle
Archimedes’ principle states that the buoyant force
F
on a body immersed in a medium is exactly
A
equal to the weight (force due to gravity) F
of that
G
volume of the medium which is displaced by the
body; F
= FG.
A
Archimedes’ principle applies to both liquids and
gases.
Additional equipment needed:
1 Precision dynamometer, 1 N U20032
1 Beaker from set U14210
1 Vernier caliper, 150 mm U10071
1 Stand base, A-shape, 200mm U8611160
1 Stand rod, 750mm U15003
1 Clamp with hook U13252
• Set up the stand and clamp and hang the
dynamometer on the hook (Fig. 1).
• Fit the sample block into the sample holder to
confirm that its volume is equal to the internal
volume of the hollow body.
• Calculate the volume of the sample block from
its dimensions.
• Suspend the hollow body and the sample block
on the dynamometer.
• Note the weight reading on the dynamometer.
• Place the beaker underneath and fill it with
water.
• Lower the dynamometer until the sample
block is completely immersed in the water.
• Note the new dynamometer reading.
The difference between the two readings is the
buoyant force F
• Fill the hollow body with water.
on the sample block.
A
As the internal volume of the hollow body is equal
to the volume of the sample block, the quantity of
water in it is equal to the quantity of water
displaced by the sample block.
The dynamometer now shows the same reading as
at the beginning. This confirms Archimedes’
principle.
Fig. 1 Experiment setup
Elwe Didactic GmbH ▪ Steinfelsstr. 6 ▪ 08248 Klingenthal ▪ Germany ▪ www.elwedidactic.com
3B Scientific GmbH ▪ Rudorffweg 8 ▪ 21031 Hamburg ▪ Germany ▪ www.3bscientific.com
Subject to technical amendments
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