Народна Освіта » Фізика » § 33. Вимірювання сил. Пружинні динамометри

НАРОДНА ОСВІТА

§ 33. Вимірювання сил. Пружинні динамометри

Для вимірювання сили, як і будь-якої іншої фізичної величини, необхідно встановити еталон одиниці сили і спосіб порівняння різних сил із цим еталоном. Динамометр — прилад для вимірювання сили, має відтворювати одиниці сили та показувати скільком одиницям відповідає та чи інша сила. Одиницею сили є 1 Н — така сила, яка діючи на тіло масою 1 кг протягом 1 с, змінює його швидкість на .

Порівнювати сили за зміною швидкості тіл досить складно, адже зміна швидкості тіла залежить і від його маси. Але ми знаємо, що сила спричиняє й деформацію тіл. Сила 1 Н чисельно дорівнює силі тяжіння, що діє на тіло масою приблизно 102 г.

Якщо до пружини підвісити тягарець масою 102 г, то під його вагою пружина розтягнеться і сила пружності, яка виникне в пружині, становитиме 1 Н.

Якщо підвісити ще один такий самий тягарець, то розтяг пружини відповідатиме силі 2 Н. Так можна проградуювати пружину, тобто встановити відповідність її певного видовження значенню прикладеної сили. Очевидно, що таке ж видовження пружини спричинятиметься не лише вагою підвішених тягарців, а й дією руки, та будь-якою іншою силою, що має відповідне числове значення. Наприклад, якщо, узявшись за кінці пружини, ви розтягнете її так само, як два підвішені тягарці, це означатиме, що ви подіяли на неї із силою 2 Н. Те, що певне числове значення сили, прикладеної до пружини, Пригадайте, вага такого тягарця відповідає певному її видовженню, використовують у приладах для вимірювання сил — пружинних динамометрах.

Динамометр, як будь-який вимірювальний прилад, складається з трьох основних елементів: вимірювального пристрою, шкали та покажчика. Як правило, для виготовлення вимірювального пристрою динамометра використовують пружини, для яких у межах вимірювання сил справджується закон Гука (F = -kx). Оскільки сила пружності прямо пропорційна видовженню, то за цих умов шкала динамометра буде рівномірною. Тому, щоб одержати на шкалі менші поділки, наприклад 0,1 Н, достатньо поділки, які відповідають 1 Н, поділити на 10 частин.

Залежно від призначення динамометри можуть розрізнятися конструктивними особливостями та зовнішнім виглядом. Зображений на мал. 3.39 шкільний динамометр розрахований на вимірювання сил до 4 Н. Ціна поділки його шкали — 0,1 Н. Для вимірювання великих сил використовують спеціальні динамометри (мал. 3.40), якими можна вимірювати сили порядку десятків тисяч ньютон.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8

Дослідження пружних властивостей тіл

Завдання: 1. Скориставшись запропонованим обладнанням, дослідіть, як залежить видовження пружного тіла (пружини, гумової нитки або стрічки) від прикладеної сили. Побудуйте графік цієї залежності.

2. Визначте коефіцієнт пружності тіла для різних видовжень і навантажень.

Обладнання: пружина або гумова нитка; штатив з муфтою та лапкою; дощечка з гвіздком; паперова смужка; лінійка; набір тягарців масами по 100 г.

Підготовка до проведення експерименту

1.    Складіть установку для дослідження видовження пружного тіла від прикладеної сили. Вона може мати вигляд, як на мал. 3.41.

2.    Підготуйте таблицю для запису результатів вимірювань і

обчислень та координатну сітку (наприклад, як на мал. 3.42) для побудови графіка залежності сили пружності, що виникає в тілі, від його видовження (масштаби сил і видовжень на осях координат оберіть самостійно.

Проведення експерименту

1.    Навантажуйте пружину поступово одним, двома, трьома тягарцями і відмічайте нові положення її нижнього гачка.

2.    Виміряйте для кожного випадку значення видовження. Результати запишіть у таблицю.

3.    За даними таблиці побудуйте графік залежності сили пружності, яка виникає в пружині внаслідок її навантаження, від її видовження.

4.    Зробіть висновок щодо характеру залежності сили пружності від видовження. Чи виконується закон Гука в умовах вашого експерименту?

 

Це матеріал з підручника Фізика 7 клас Бойко, Венгер, Мельничук.

 

Категорія: Фізика

Автор: admin от 5-01-2016, 21:09, посмотрело: 2394