Закон Гука

Закон Гука можна використовувати для визначення маси тіла. Якщо тіло підвішене до пружини, то масу тіла можна визначити за величиною деформації, що виникає під дією навантаження, яке прикладається до тіла, і коефіцієнтом жорсткості пружини. Масу тіла можна визначити, скориставшись формулою: .

попередні

знання

Учні мають знати співвідношення .

Закон Гука: сила пружності, що з'являється в момент деформації тіла, пропорційна подовженню тіла і спрямована протилежно до руху часток цього тіла відносно інших часток під час деформації (пружна деформація пропорційна величині прикладеного навантаження).

Мета навчання

У цьому експерименті учні мають дізнатися, що деформація є характерною властивістю кожної пружини, яка може бути використана для підтвердження фундаментального закону (закону Гука). Учні за допомогою двох пружин із різною жорсткістю мають експериментально перевірити закон Гука, тобто пропорційність між силою пружності та подовженням у діапазоні пружності пружного тіла,

Завдання

1. Збільшіть навантаження на пружину і визначте відповідну деформацію (подовження).
2. Визначте вагу тіл (тягарців), які навантажують пружину.
3. Перевірте, чи існує взаємозв'язок між навантаженням і подовженням для двох різних пружин.

До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.

Пружинний амортизатор

Пружини є надзвичайно важливими складовими для широкого спектра технічних застосувань. Пружини є частиною класичних елементів машин у машинобудуванні. Наприклад, пружинний амортизатор на транспортному засобі забезпечує максимально приємне пом`якшення вибоїн на дорогах і гарантує, що автомобіль, та його пасажири не зазнають жодних ушкоджень.

У цьому експерименті Ви дізнаєтеся основні співвідношення між величиною жорсткості пружини і результуючими подовженнями під дією прикладених сил.

1. Збільшіть навантаження на пружину і визначте відповідну деформацію (подовження).
2. Визначте вагу тіл (тягарців), які навантажують пружину.
3. Перевірте, чи існує взаємозв'язок між навантаженням і подовженням для двох різних пружин.

З'єднайте між собою два розділені штативні стрижні в один довгий стрижень довжиною 60 см.

З 'єднайте дві половини основи штатива з довгим штативним стрижнем довжиною 60 см.

Рулетка в тримачі для скляних трубок

Тримач на штативному стрижні

Встановіть рулетку (вимірювальну стрічку) в тримачі для скляних трубок, а потім закріпіть цей тримач в нижній частині штативного стрижня, якомога ближче до основи.

Подвійна муфта з крипільним болтом

Спіральна пружина

Закріпіть кріпильний болт у подвійній муфті, а потім прикрутіть подвійну муфту до штативного стрижня.

Підвісьте спіральну пружину 1 на кріпильний болт. Спіральна пружина 1 має більший діаметр і її легше розтягувати.

Розміщення рулетки

Відрегулюйте вимірювальну рулетку так, щоб її нульова позначка співпадала з кінцем спіральної пружини.

Деформація пружини

• Повісьте тримач для важків із прорізами на вушко пружини і відзначте іі деформацію (подовження) .
• Збільшуйте масу на 10 г кожного разу (до загальної маси 50 г) і фіксуйте відповідні зміни довжини .
• Усі значення для мас і подовжень запишіть у таблицю 1 протоколу.
• Визначте силу тяжіння для всіх випадків і запишіть їх також у Таблицю 1.

Додайте важок з прорізами до тримача

• Щоб прикріпити тягарець з прорізом на тримач, надіньте його на верхню частину стрижня тримача, як показано на рисунку.
• Тепер підвісьте спіральну пружину 2 на кріпильний болт і встановіть нульову позначку рулетки на її кінці.
• Підвісьте тримач з тягарцем масою 10 г (загалом 20 г) на вушко спіральної пружини і запишіть подовження пружини .
• Щоразу збільшуйте масу на 20 г (загалом до 200 г) і знову запишіть значення подовження пружини в таблицю.

• Щоб розібрати основу штатива, натисніть на внутрішні кнопки посередині і потягніть обидві половинки в сторони.

0

20

40

60

80

100

Пружина 2