Вимірювання сил

Експериментальна установка

Для того щоб викликати постійне прискорення для маси згідно з другим законом Ньютона, необхідна певна сила :

На практиці силу часто виводять з відомої лінійної залежності між діючою силою та величиною, яку можна легко виміряти. Прикладом цього є деформація пружини. В цьому експерименті учні досліджують зміни довжини спіральних пружин у так званих пружинних динамометрах, хоча сам закон Гука в експерименті спеціально не розглядається.

Прискорення тут - це прискорення під дією сили тяжіння .

попередні

знання

Принцип

Передбачається, що учні мають базове уявлення про поняття маси. Крім того, учні повинні знати, що гравітаційне поле Землі спричиняє постійне прискорення вільного падіння до центру Землі.

Одиниця вимірювання сили - це 1 Ньютон :

Учні мають визначити силу тяжіння (вагу) різних тіл за допомогою відхилення динамометра.

Мета навчання

Учні повинні навчитися користуватися динамометром (приладом для вимірювання сили).

Завдання

Для цього необхідно визначити вагу наведених нижче тіл за допомогою динамометра, відрегульованого для використання в нижньому положенні:

1. Спіральна пружина
2. Кріпильний болт
3. Штативний стрижень

До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів на уроках з природничих наук.

Астронавт на Місяці

Як відомо, для кожного тіла може бути визначено масу . Ця маса не залежить від того, перебуваєте на Землі чи на Місяці. То чому ж людина може стрибнути набагато вище і далі на Місяці, ніж на Землі?

Причиною цього є місцеве гравітаційне поле. Саме завдяки силі гравітації ми постійно прискорюємося до Землі, оскільки на нас діє так звана сила тяжіння. На Місяці ця сила менша за рівної маси, ніж на Землі.

Вага тіла, яка залежить від його маси, є однією з основних понять фізики. У цьому експерименті Ви дізнаєтесь, як її визначити.

У цьому експерименті Ви ознайомитеся із принципом дії пружинних динамометрів та їхнім регулюванням у різних положеннях.

За допомогою динамометра, відрегульованого вертикально вниз, можна визначити вагу різних тіл.

Збірка чаші (шальки) для зважування

Зберіть чашу (шальку) важільних терезів, як показано на рисунку.

Динамометр вертикальний

Тримайте динамометр (2 Н) вертикально так, щоб нуль на шкалі був зверху.

Дотримуйтесь положення позначки по відношенню до шкали.

Динамометр горизонтальний

Тепер тримайте динамометр (2 Н) горизонтально.

Спостерігайте за положенням позначки відносно шкали.

Динамометр вертикальний (перевернутий)

Тримайте датчик сили (2 Н) вертикально так, щоб нуль шкали знаходився внизу.

Спостерігайте за положенням позначки по відношенню до шкали.

Регулювання шкали

• Відрегулюйте шкалу динамометра (перевернутий / нульова точка шкали внизу), послабивши регулювальний різьбовий гвинт на головній частині і повертаючи його до тих пір, поки позначка на шкалі не виявиться точно на нулі. Потім знову затягніть гвинт.
• Тепер тримайте динамометр вертикально вниз (нульова точка шкали вгорі), потім горизонтально і щоразу зчитуйте показання з приладу. Запишіть показання в таблицю 1 в протоколі.

Регулювання динамометра на нульове положення

• Відрегулюйте динамометр 2 Н, який тримають вертикально вниз, встановивши його на нуль (нульова точка шкали вгорі).

Вимірювання ваги спіральної пружини та штативного стрижня

• Підвісьте чашу для зважування на гачок динамометра і запишіть виміряне значення.
• Покладіть по черзі пружину, кріпильний болт і штативний стрижень на чашу для зважування.
  Запишіть всі показання в таблицю 2 в протоколі.
• Повторіть цю серію вимірювань з динамометром 1Н і також запишіть ці значення в таблицю 2.