Лабораторна робота № 2 Дослідження залежності видовження пружини від прикладеної до неї сили

Мета. Дослідити залежність видовження пружини від прикладеної сили. Навчитися вимірювати сили за допомогою динамометра, описувати і систематизувати результати спостережень, проводити вимірювання сили тяжіння, сили пружності та ваги тіла.

Обладнання: два лабораторні динамометри з відкритою шкалою, штатив, лабораторний набір важків масою по 100 г.

Теоретичні відомості.

Після підвішування до пружини важка вона видовжується. Коли видовження припиняться, значення сили пружності дорівнює значенню сили тяжіння та вазі тіла.

Якщо до пружини підвішувати важки масою по 102 г, сила пружності, яка діє на важки, збільшуватиметься на 1 Н. Якщо використовувати важки масою по 100 г, сила пружності збільшуватиметься на 0,98 Н ≈ 1 Н (відносна похибка 2%).

Завдання, які пропонуються учням під час виконання роботи мають декілька рівнів складності. Учитель добирає завдання відповідно до рівня підготовки учнів та класу в цілому.

Хід роботи.

1. Закріпити в штативі корпус динамометра з відкритою шкалою в вертикальному положенні.

2. Зафіксувати початкове положення покажчика динамометра.

3. Почепити на гачок з пружиною важок масою 100 г. При цьому сила пружності, яка виникає в пружині внаслідок її деформації становить F₁ = 1 Н.

4. Відмітити положення укажчика та виміряти лінійкою видовження пружини динамометра х₁.

5. Повторити пп. 3, 4 для двох або трьох однакових важків, визначити відповідно силу пружності F₂ та видовження х₂. Результати вимірювань та обчислень занести до таблиці.

6. Перевірити виконання співвідношення та обчислити значення коефіцієнта пропорційності між силою пружності та видовженням в обох випадках.

№ досл.	х₁, м	х₂, м	F₁, Н	F₂, Н
1.
2.

7. Висновок записати в зошит.

8. Підвісити до гачка динамометра три важки вагою по 1 Н. До гачка верхнього важка причепити інший лабораторний динамометр й потягнути за нього вгору щоб укажчик динамометра вказував 1 Н. Зафіксувати значення сили яке показує динамометр, закріплений в штативі. Зробити висновок про додавання сил, що діють уздовж однієї прямої у протилежних напрямах.

9. Підвісити до гачка динамометра два важки вагою по 1 Н. До гачка нижнього важка причепити інший лабораторний динамометр й потягнути за нього вниз щоб укажчик динамометра вказував 1 Н. Зафіксуйте значення сили яке показує динамометр, закріплений в штативі. Зробіть висновок про додавання сил, що діють уздовж однієї прямої в одному напрямі.

? Запитання для самоперевірки

1. Що є показником взаємодії між тілами?

2. Що можна сказати про взаємодію тіла, яке рухається прямолінійно й рівномірно, з іншими тілами в деякій системі відліку?

3. У якому випадку швидкість тіла може змінюватися і за напрямом і за модулем?

4. Що таке сила?

5. Чи відрізняється зміст сили для різних взаємодій? Природа сил?

6. Чому сили взаємодії будь-якої природи вимірюють в однакових одиницях – Ньютонах?

7. Яку природу мають пружні сили?

8. Що є обов’язковою умовою виникнення пружних сил?

9. Яка основна відмінність у природі та дії сил всесвітнього тяжіння й пружних сил?

10. Сили якої природи зумовлюють механічні явища?

11. Яка природа сили реакції опори та сили натягу?

12. Сформулюйте закон Гука та вкажіть фізичний зміст коефіцієнта жорсткості. Від чого залежить жорсткість тіла?

Вправа 6.

1. (с) Пружина динамометра видовжилася на 4 см. Яка пружна сила виникла в пружині, якщо її жорсткість 500 Н/м?

2. (с) Визначте жорсткість пружини, яка під дією сили 2 Н видовжилася на 1 см.

3. (д) Знайдіть довжину видовженої пружини з жорсткістю 800 Н/м, якщо її початкова довжина 10 см, а сила розтягу – 100 Н.

4. (д) Знайдіть жорсткість пружини амортизатора автомобіля, якщо кожен з чотирьох амортизаторів стискається на 3 см при повному завантаженні автомобіля (400 кг).

5. (в) За графіком залежності відносного видовження латунного стержня від напруги на ньому визначте коефіцієнт жорсткості для латунні (мал. 2.37).