Інформація для вчителів
Застосування
Пружинні терези
Схема досліду
Закон Гука
Закон Гука можна застосувати для визначення маси тіла.
Якщо підвісити тіло до пружини, то за видовженням, яке виникає через навантаження цим тілом, і за жорсткістю пружини можна визначити силу тяжіння, що діє на тіло.
За співвідношенням далі можна визначити масу тіла.
Інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні мають знати співвідношення .
Принцип
Закон Гука стверджує, що видовження пружного тіла пропорційне до прикладеної сили. Він справджується лише в межах пружності, тобто доки матеріал після навантаження повертається до початкової форми.
Інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
У цьому досліді учні мають дізнатися, що деформація - характерна властивість кожної пружини, на якій можна спостерігати фундаментальний закон (закон Гука). Учні мають переконатися у твердженні закону Гука, тобто в пропорційності між силою і видовженням у межах пружності пружного тіла, вимірюваннями на двох гвинтових пружинах із різною жорсткістю.
Завдання
Учні мають виміряти силу, яка діє на пружину за зростання навантаження, і визначити при цьому відповідне видовження пружини. Далі вони мають перевірити, чи є зв'язок між прикладеним навантаженням і видовженням, і порівняти це для двох різних пружин.
Додатковий вміст
Доступний додатковий вміст
Цей дослід можна розширити вмістом доповненої реальності!
Із застосунком PHYWE AR і датчиками Cobra SMARTsense ви вимірюєте наживо в доповненій реальності – бездротово та інтуїтивно.
Реальні значення зливаються в реальному часі з віртуальними сценами
і роблять природничі науки наочними та
відчутними на межі предметів.
Небезпечне стає безпечним, абстрактне - відчутним
а невидиме - видимим, задля безпечного,
захопливого і тривкого результату навчання.
Докладніше - натисніть
тут або скануйте QR-код.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Пружинні терези
Закон Гука
Чи можуть сили деформувати тіла?
Закон Гука можна застосувати для визначення маси тіла.
Якщо підвісити тіло до пружини, то за видовженням, яке виникає через навантаження цим тілом, і за жорсткістю пружини можна визначити силу тяжіння, що діє на тіло.
За співвідношенням можна таким чином визначити масу тіла.
Завдання
- Виміряй силу на пружині за зростання навантаження і визнач відповідне видовження .
- Перевір, чи є зв'язок між навантаженням і видовженням для двох різних пружин.
Схема досліду
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Cobra SMARTsense - сила і прискорення (Bluetooth + USB) | 12943-00 | 1 |
| 2 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 3 | Штативний стрижень, нерж. ст., з різьбою, l = 600 мм, d = 10 мм | 02035-00 | 1 |
| 4 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 |
| 5 | Тримач для прорізних тягарців, 10 г, конструкція PHY | 02204-00 | 1 |
| 6 | Прорізний тягарець, чорне лакове покриття, 10 г, конструкція PHY | 02205-01 | 4 |
| 7 | Прорізний тягарець, чорне лакове покриття, 50 г, конструкція PHY | 02206-01 | 3 |
| 8 | Гвинтова пружина, 3 Н/м | 02220-00 | 1 |
| 9 | Гвинтова пружина, 20 Н/м | 02222-00 | 1 |
| 10 | Утримувальний болт | 03949-00 | 1 |
| 11 | Тримач скляних трубок із затискачем для мірної стрічки | 05961-00 | 1 |
| 12 | Рулетка, l=2 м | 09936-00 | 1 |
| 13 | measureAPP - безкоштовне вимірювальне програмне забезпечення для всіх пристроїв | 14581-61 | 1 |
Складання (1/3)
Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання (2/3)
- Згвинти дві частини штативного стрижня разом.
- Склади штативну основу і штативний стрижень у штатив.
- Затисни мірну стрічку в тримачі скляних трубок.
- Потім затисни тримач скляних трубок унизу на штативному стрижні.
Складання (3/3)
- Закріпи датчик сили в подвійній муфті.
- Підвісь до нього гвинтову пружину 1 (більшого діаметра).
- Установи мірну стрічку так, щоб її нульова позначка збігалася з кінцем гвинтової пружини.
Виконання (1/8)
Увімкнення
Вибір датчика в measureAPP
- Увімкни датчик сили, натиснувши й потримавши кілька секунд кнопку живлення.
- Коли він увімкнеться, побачиш, як блимає світлодіод (лівий рисунок).
- Запусти measureAPP. Торкнися вкладки «Датчики» і вибери датчик сили (правий рисунок).
Виконання (2/8)
- Торкнися вкладки «Конфігурація» і вибери «Точкове вимірювання» (лівий рисунок). У цій самій вкладці торкнися «Обнулити» і у вікні, що відкриється, вибери датчик сили.
- Вийди з вікна натисканням «зберегти» (правий рисунок).
Виконання (3/8)
Виконання - початок вимірювання
- Підвісь тримач тягарців на вушко гвинтової пружини.
- Пружина має бути в повному спокої й не коливатися. Тому за потреби заспокой систему рукою.
- Почни вимірювання. Перше виміряне значення одразу з'явиться на діаграмі.
- Зчитай видовження на мірній стрічці й запиши його в протокол.
Виконання (4/8)
Виконання - вимірювання
- Збільш вагу на , зніми ще одне значення і знову зчитай видовження на мірній стрічці.
- Повторюй останній крок, доки не буде досягнуто ваги .
- Заверши вимірювання.
- Скористайся функцією автомасштабування.
Виконання (5/8)
Виконання - пряма через точки
- Проведи через точки даних пряму, яка якнайкраще описує виміряні точки.
- Збережи вимірювання.
Виконання (6/8)
Прорізний тягарець
Вказівка: щоб надіти прорізний тягарець на тримач тягарців, насунь його на верхній кінець тримача (рисунок).
- Тепер підвісь гвинтову пружину 2 до датчика сили й установи нульову позначку мірної стрічки на її кінець.
- Так само, як і раніше, знову обнули датчик сили.
- Підвісь тримач тягарців із тягарцем (разом ) на вушко гвинтової пружини. Знову простеж, щоб пружина не коливалася.
- Почни вимірювання, зчитай видовження на мірній стрічці й запиши його в протокол.
Виконання (7/8)
Виконання - вимірювання
- Збільшуй масу щоразу на (загалом до ) і вимірюй силу на пружині. Для кожного вимірювання визнач видовження пружини і запиши його.
- Заверши вимірювання.
- Скористайся функцією автомасштабування.
- Проведи через точки даних пряму, яка якнайкраще описує виміряні точки.
- Збережи вимірювання.
Виконання (8/8)
Виконання - штативна основа
- Щоб розібрати штативну основу, натисни кнопки посередині й розведи обидві половини.
Протокол
Таблиця 1
Внеси видовження для пружини 1 до таблиці.
m = 10 г: l [см]:
m = 20 г: l [см]:
m = 30 г: l [см]:
m = 40 г: l [см]:
m = 50 г: l [см]:
10 20 30 40 50
Маса у
Видовження
пружини 1 у
Таблиця 2
Внеси видовження для пружини 2 до таблиці.
m = 20 г: l [см]:
m = 40 г: l [см]:
m = 60 г: l [см]:
m = 80 г: l [см]:
m = 100 г: l [см]:
20 40 60 80 100
Маса у
Видовження
пружини 2 у
m = 20 г: l [см]:
m = 40 г: l [см]:
m = 60 г: l [см]:
m = 80 г: l [см]:
m = 100 г: l [см]:
120 140 160 180 200
Маса у
Видовження
пружини 2 у
Завдання 1
Питання
Питання
Завдання 2
Яка різниця між двома пружинами? ____ за однакового навантаження розтягується більше, ніж ____. Це видно з ____ у таблицях 1 і 2. Мірою цієї властивості є ____.
Завдання 3
Питання
Cobra SMARTsense