Фізика. 7 клас. Шут

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті тут.

§ 23. Динамометр

1. Динамометр — вимірювальний прилад. Динамометром називають прилад для вимірювання сили.

Основною частиною найпростішого динамометра є пружина, верхній кінець якої закріплено у корпусі. На нижньому кінці пружини є стержень з кільцем (або гачком) для підвішування вантажів та покажчик, призначений для фіксації видовження пружини (рис. 115).

Якщо розтягувати пружину, діючи на її незакріплений кінець, покажчик буде ковзати вздовж шкали, на якій нанесено поділки. Для обмеження руху пружини та її видовження у нижній частині корпуса встановлено обмежувач.

2. Градуювання динамометра. Важливим етапом виготовлення динамометра є градуювання його пружини. Оскільки видовження пружини пропорційне до сили, що її розтягує, то при рівномірному збільшенні навантаження на пружину відстані між попереднім і наступним положеннями покажчика будуть однаковими. У цьому випадку шкала буде рівномірною.

Розглянемо процес градуювання динамометра. Динамометр розміщується вертикально. Навпроти покажчика наноситься нульова поділка, яка відповідає його положенню при ненавантаженій пружині (рис. 116, а). Після цього до гачка підвішується лабораторний тягарець масою 102 г (на нього діє сила 1 Н). Під дією цієї сили пружина розтягнеться на певну відстань. Навпроти нового положення покажчика наносяться риска і цифра 1 (рис. 116, б). Зрозуміло, що ця поділка відповідає дії сили в 1 Н. Очевидно, що на тягарці з масами 204 г, 306 г і 408 г, підвішені до пружини, діятимуть сили 2 Н, 3 Н і 4 Н (біля кожного положення покажчика, яке відповідає певній силі, наноситься поділка).

Динамометр (від грецьких слів dynamis — сила та metreo — вимірюю)

Рис. 115. Пружинний динамометр (лабораторний)

Принцип дїі пружинного динамометра заснований на порівнянні довільної сили із силою пружності, яка виникає в його деформованій пружині

Рис. 116. Градуювання динамометра: а) нанесення нульової поділки ; б) нанесення поділки, яка відповідає дії сили 1 Н

Рис. 117. Шкільні динамометри: а) трубчатий; б) демонстраційний

На отриманій шкалі можна нанести поділки, які дають можливість вимірювати десяті частини ньютона: 0,1 Н, 0,2 Н, 0,3 Н і так далі. Проградуйована таким методом пружина і є найпростішим динамометром. Цей динамометр називають лабораторним.

3. Види динамометрів. Існують динамометри різного призначення та різних конструкцій.

На рисунку 117 показано два види динамометрів: трубчатий (рис. 117, а) і демонстраційний (рис. 117, б).

Демонстраційний динамометр має особливе призначення і відповідну будову. Його пружину можна розтягувати у двох протилежних напрямах, одночасно діючи однією силою на верхній, а іншою силою — на нижній гачки динамометра. Кожному з напрямів дії сил відповідають різні відхилення стрілки динамометра: за годинниковою стрілкою (відносно нульової поділки шкали) або проти неї. Відповідним чином виготовлено і шкалу динамометра.

Для вимірювання м’язової сили кисті руки при стисканні в кулак використовують ручний динамометр — силомір (рис. 118).

Так звані тягові динамометри дають можливість вимірювати значні сили і застосовуються, зокрема, для вимірювання мас великих вантажів (рис. 119).

Рис. 118. Ручний динамометр

Рис. 119. Тяговий динамометр

Домашнє експериментальне завдання 8

Розробіть метод визначення сили тяжіння, що діє на деяке тіло, за допомогою пружини, лінійки і однієї гирі (або будь-якого тіла) з відомою масою. Реалізуйте розроблений метод експериментально. Етапи виконання експерименту та його результати запишіть у робочий зошит.

Фізичне знання в техніці

Для вимірювання сил широко використовуються електронні динамометри (рис. 120), які забезпечують високу точність вимірювань, прості у використанні, дозволяють переносити одержані результати на комп’ютери з метою їх подальшого опрацювання і використання.

Рис. 120. Сучасний електронний динамометр

Подумайте і дайте відповідь

  • 1. За допомогою якого приладу вимірюються сили? Яка його будова?
  • 2. На чому заснований принцип дії динамометра?
  • 3. Для чого на динамометрі ставлять обмежувач?
  • 4. Як виготовити найпростіший динамометр? За якої умови його шкала буде рівномірною?
  • 5. Які види шкільних динамометрів ви знаєте? Опишіть будову найпростіших шкільних динамометрів: лабораторного (рис. 115) і демонстраційного (рис. 117, б);
  • 6. Що таке силомір? тяговий динамометр? Яке їх призначення?

Розв’яжіть задачі та оцініть результати

Вправа 23.

  • 1. Розгляньте рисунок 121. Яку силу тяги показує динамометр, якщо ціна поділки дорівнює 15 кН? Яку максимальну силу тяги можна виміряти за допомогою цього динамометра?

Рис. 121. Вимірювання сили тяги трактора

  • 2. При підвішуванні тягарця масою 102 г пружина динамометра видовжилася на 24 мм. Яка жорсткість пружини?
  • 3*. Чому пружини для динамометрів виготовляють зі сталі, а не з алюмінію або міді?