Усі лабораторні роботи. 6-11 класи

Лабораторна робота № 4

Тема. Вимірювання коефіцієнта жорсткості.

Мета: виміряти жорсткість пружини динамометра за допомогою подовження пружини в ході зрівноваження сили тяжіння тягаря силою пружності пружини; побудувати графік залежності сили пружності пружини від її подовження.

Обладнання та матеріали: штатив з муфтою та лапкою, набір важків масою по 100 г, динамометр із заклеєною шкалою, лінійка з міліметровими поділками. Вказівки та пояснення: тіло масою m підвісили на пружині. На тіло діють сили тяжіння (вниз) та сила пружності (вгору) F_тяж = F_пруж. Довжина пружини збільшилась на Δl. Згідно із законом Гука F_пруж = k · |Δl|, k — жорсткість пружини, яка вимірюється у Н/м.

Хід роботи

1. Закріпіть динамометр із заклеєною шкалою в лапці динамометра.

2. Визначте на папері початкове положення покажчика динамометра.

3. Виконайте декілька дослідів.

Експеримент

1. Підвісьте до пружини динамометра один важок. Визначте на папері положення покажчика динамометра.

2. Додайте до першого важка другий, потім третій, і нарешті, четвертий. Щоразу відзначайте положення покажчика динамометра.

3. Зніміть динамометр. Лінійкою виміряйте відстань від першої до другої позначки, від першої до третьої тощо. Це буде подовження пружини динамометра, коли на ній один важок, два важки тощо.

4. Визначте значення сили пружності, яке буде за модулем дорівнювати значенню сили тяжіння: F_пруж = mg, звідки F_пруж1 = 0,1 кг · 9,8 Н/кг = 0,98 Н. За вказаним алгоритмом знайдіть значення сили пружності для двох, трьох важків тощо.

5. Знайдіть середнє арифметичне значення:

6. Занесіть до таблиці результати вимірювань та обчислювань.

Номер досліду	Маса важка m, кг	Сила пружності Fпруж = mg, Н	Подовження пружини Δl, м	Середнє значення жорскості kсep, Н/м		Похибка вимірювання		Результат вимірювання k = kcep ± Δk, Н/м
						Відносна εk, %	Абсолютна Δk, м/с2
1.	0,1	0,98	0,024	40,8	40,36	2,1	0,85	40,36 ± 0,85
2.	0,2	1,96	0,049	40
3.	0,3	2,94	0,072	40,8
4.	0,4	3,92	0,097	40,4
5.	0,5	4,9	0,123	39,8

7. За результатами дослідів побудуйте графік залежності модуля сили пружності від модуля подовження Δl. У ході побудови графіка експериментальні точки можуть не опинитися на одній прямій. Це пов’язано з похибками вимірювання. Графік треба проводити так, щоб приблизно однакова кількість точок опинилася по різні боки від прямої.

• Візьміть на графіку точку, визначте відповідну силу пружності та подовження пружини та визначте середнє значення жорсткості пружини за формулою:

8. Оцініть абсолютну і відносну похибки експерименту.

9. Округліть результати, запишіть у вигляді k = k_сер ± Δk; k = 40,36 ± 0,85 Н/м.

10. Закінчіть заповнення таблиці.

Висновки. Під час виконання цієї роботи ми навчилися визначати жорсткість пружини. Переконалися, що сила пружності прямо пропорційна абсолютному подовженню пружини.