Laboratorní práce měření součinitele tuhosti pružiny. Laboratorní práce "Měření tuhosti pružiny" metodický vývoj ve fyzice na dané téma
MOU "Gymnázium č. 6" Fyzikální dílna 10. ročník
Laboratoř #3
Měření tuhosti pružiny
Cíl práce: zjistěte tuhost pružiny z měření prodloužení pružiny při různých hodnotách gravitační síly vyvažující elastickou sílu
na základě Hookova zákona:
. V každém z experimentů je tuhost stanovena při různé významy elastické a protahovací síly, tzn. experimentální podmínky se mění. Pro zjištění průměrné hodnoty tuhosti tedy není možné vypočítat aritmetický průměr výsledků měření. Pojďme použít graficky nalezení průměrné hodnoty, kterou lze v takových případech použít. Na základě výsledků několika experimentů sestrojíme graf závislosti modulu pružné síly
z rozšiřujícího modulu X. Při konstrukci grafu na základě výsledků experimentu nemusí být experimentální body na přímce, která odpovídá vzorci
. To je způsobeno chybami měření. V tomto případě musí být graf nakreslen tak, aby přibližně stejný počet bodů byl na opačných stranách přímky. Po vynesení grafu vezměte bod na přímce (ve střední části grafu), určete z něj hodnoty elastické síly a prodloužení odpovídající tomuto bodu a vypočítejte tuhost k. Bude to požadovaná průměrná hodnota tuhosti pružiny .
Výsledek měření se obvykle zapisuje jako výraz
, Kde
- největší absolutní chyba měření. Je známo, že relativní chyba ( ) se rovná absolutnímu poměru chyb
k hodnotě množství k
:
, kde
.
V té práci
. Proto
, Kde
;
;
.
Chcete-li používat náhled prezentací, vytvořte si účet Google (účet) a přihlaste se: https://accounts.google.com
Popisky snímků:
Laboratorní práce "Měření tuhosti pružiny" Učitel fyziky, GBOU střední škola č. 145 Kalininského okresu St. Petersburg Karabashyan M.V.
zkontrolujte platnost Hookova zákona pro pružinu dynamometru a změřte tuhost této pružiny. Účel práce Vybavení: sada "Mechanika" ze sady L-micro - stativ se spojkou a svěrkou, dynamometr s utěsněnou stupnicí, sada závaží o známé hmotnosti (po 50 g), pravítko s milimetrové dělení.
Přípravné otázky Co je pružná síla? Jak vypočítat pružnou sílu, která vzniká v pružině, když je na ní zavěšeno břemeno o hmotnosti m kg? Co je prodlužování těla? Jak změřit prodloužení pružiny, když je na ní zavěšeno břemeno? Co je Hookův zákon?
Bezpečnostní opatření Při práci s prodlouženou pružinou buďte opatrní. Nepouštějte nebo neházejte břemena.
Popis práce: Podle Hookova zákona souvisí modul F pružné síly a modul x prodloužení pružiny vztahem F = kx . Měřením F a x můžete najít faktor tuhosti k podle vzorce
V každém z experimentů se tuhost zjišťuje při různých hodnotách elastické síly a prodloužení, tedy mění se podmínky experimentu. Pro zjištění průměrné hodnoty tuhosti tedy není možné vypočítat aritmetický průměr výsledků měření. Pro zjištění průměrné hodnoty použijeme grafickou metodu, kterou lze v takových případech použít. Na základě výsledků několika experimentů sestrojíme graf závislosti modulu elastické síly F řízení na modulu protažení \ x \ . Při konstrukci grafu na základě výsledků experimentu nemusí být experimentální body na přímce, což odpovídá vzorci F yпp =k\x\ . To je způsobeno chybami měření. V tomto případě by měl být graf nakreslen tak, aby přibližně stejný počet bodů byl na opačných stranách přímky. Po sestrojení grafu vezměte bod na přímce (ve střední části grafu), určete z něj hodnoty elastické síly a prodloužení odpovídající tomuto bodu a vypočítejte tuhost k. Bude to požadovaná průměrná hodnota tuhosti pružiny k cf.
1. Připevněte konec vinuté pružiny ke stativu (druhý konec pružiny je opatřen šipkou a háčkem). 2. Vedle nebo za pružinu nainstalujte a zajistěte pravítko s milimetrovými děleními. 3. Označte a zapište dílek pravítka, proti kterému dopadá pružinový ukazatel. 4. Zavěste na pružinu závaží o známé hmotnosti a změřte jím způsobené prodloužení pružiny. 5. K prvnímu závaží přidejte druhé, třetí atd. závaží a zaznamenejte pokaždé prodloužení \ x \ pružiny. Podle výsledků měření vyplňte tabulku POSTUP PRACÍ:
Číslo pokusu m, kg mg, V x, m 1 0,1 2 0,2 3 0,3 4 0,4
6. Nakreslete souřadnicové osy x a F, zvolte vhodné měřítko a zakreslete získané experimentální body. 7. Posuďte (kvalitativně) platnost Hookova zákona pro danou pružinu: jsou experimentální body umístěny poblíž jedné přímky procházející počátkem. 8. Na základě výsledků měření sestrojte graf závislosti pružné síly na prodloužení a pomocí něj určete průměrnou hodnotu tuhosti pružiny k cf. 9. Vypočítejte maximální relativní chybu, se kterou je zjištěna hodnota k cp 10. Zapište svůj závěr.
Kontrolní otázky: Jak se nazývá vztah mezi silou pružnosti a prodloužením pružiny? Pružina dynamometru se působením síly 4N prodloužila o 5 mm. Určete hmotnost břemene, při jehož působení se tato pružina prodlouží o 16 mm.
Laboratorní práce z fyziky 9. ročník Gendenshtein Orlov Pokrok
1 - Připevněte konec pružiny ke stativu. Změřte výšku, ve které je spodní konec pružiny nad stolem.
2 - Na pružinu zavěste závaží o hmotnosti 100 gramů. Změřte výšku, ve které je nyní spodní konec pružiny nad stolem. Vypočítejte prodloužení pružiny.
3 - Opakujte měření a zavěste na pružinu dvě, tři a čtyři závaží po 100 gramech.
4 - Zaznamenejte výsledky do tabulky.
5 - Nakreslete souřadný systém pro vynesení závislosti pružné síly na prodloužení pružiny.
7 - Určete, jak závisí pružná síla na prodloužení pružiny.
Čím větší je prodloužení pružiny, tím větší je elastická síla, to znamená, že čím déle je pružina natažena, tím větší je elastická síla.8 - Podle sestrojené přímky zjistěte tuhost pružiny.
k = Fcontrol /|x|k = 4/0,1 = 40 H/m
9 - Určete, zda tuhost pružiny závisí na její délce, a pokud ano, jak se změní, když se délka pružiny zmenší.
Tuhost pružiny nezávisí na prodloužení délky pružiny. Každá pružina má k (tuhost pružiny) a je konstantní, nezávisí na Fsp a na ΔxVe fyzice pro 9. ročník (I.K. Kikoin, A.K. Kikoin, 1999),
úkol №2
do kapitoly" LABORATORNÍ PRÁCE».
Účel práce: zjistit tuhost pružiny z měření prodloužení pružiny při různých hodnotách gravitace
vyrovnávací síla pružnosti na základě Hookova zákona:
V každém z experimentů se tuhost zjišťuje při různých hodnotách elastické síly a prodloužení, tedy mění se podmínky experimentu. Pro zjištění průměrné hodnoty tuhosti tedy není možné vypočítat aritmetický průměr výsledků měření. Pro zjištění průměrné hodnoty použijeme grafickou metodu, kterou lze v takových případech použít. Na základě výsledků několika experimentů vyneseme závislost modulu pružnosti F control na modulu protažení |x|. Při konstrukci grafu na základě výsledků experimentu nemusí být experimentální body na přímce, která odpovídá vzorci
To je způsobeno chybami měření. V tomto případě musí být graf nakreslen tak, aby přibližně stejný počet bodů byl na opačných stranách přímky. Po sestrojení grafu vezměte bod na přímce (ve střední části grafu), určete z něj hodnoty elastické síly a prodloužení odpovídající tomuto bodu a vypočítejte tuhost k. Bude to požadovaná průměrná hodnota tuhosti pružiny k cf.
Výsledek měření se obvykle zapisuje jako výraz k = = k cp ±Δk, kde Δk je největší absolutní chyba měření. Z kurzu algebry (třída VII) je známo, že relativní chyba (ε k) je rovna poměru absolutní chyby Δk k hodnotě k:
odkud Δk - ε k k. Existuje pravidlo pro výpočet relativní chyby: pokud je hodnota určená v experimentu výsledkem násobení a dělení přibližných hodnot zahrnutých ve vzorci výpočtu, pak se relativní chyby sečtou. V té práci
Prostředky měření: 1) sada závaží, hmotnost každého z nich je rovna m 0 = 0,100 kg a chyba Δm 0 = 0,002 kg; 2) pravítko s milimetrovými dílky.
Materiály: 1) stativ se spojkami a patkou; 2) vinutá pružina.
Zakázka
1. Připevněte konec vinuté pružiny ke stativu (druhý konec pružiny je vybaven šipkou a háčkem - obr. 176).
2. Vedle nebo za pružinu nainstalujte a zajistěte pravítko s milimetrovými děleními.
3. Označte a zapište dílek pravítka, proti kterému dopadá pružinový ukazatel.
4. Zavěste na pružinu závaží o známé hmotnosti a změřte jím způsobené prodloužení pružiny.
5. K první zátěži přidejte druhé, třetí atd. závaží, pokaždé zaznamenejte prodloužení |x| pružiny. Podle výsledků měření vyplňte tabulku:
6. Na základě výsledků měření sestrojte graf závislosti pružné síly na prodloužení a pomocí něj určete průměrnou hodnotu konstanty pružiny k cp.
7. Vypočítejte největší relativní chybu, se kterou byla zjištěna hodnota kav (z pokusu s jedním zatížením). Ve vzorci (1)
protože chyba v měření prodloužení Δx=1 mm, pak
8. Najděte
a svou odpověď napište jako:
1 Vezměte g≈10 m/s 2 .
Hookeův zákon: "Elastická síla, která vzniká při deformaci tělesa, je úměrná jeho prodloužení a směřuje proti směru pohybu částic tělesa při deformaci."
Hookův zákon
Tuhost je koeficient úměrnosti mezi pružnou silou a změnou délky pružiny při působení síly, která na ni působí. Podle třetího Newtonova zákona je modul síly působící na pružinu roven pružné síle, která v ní vznikla. Tuhost pružiny lze tedy vyjádřit jako:
kde F je síla působící na pružinu a x je změna délky pružiny při jejím působení. Měřicí přístroje: sada závaží, hmotnost každého je rovna m 0 = (0,1 ± 0,002) kg.
Pravítko s milimetrovými dílky (Δх = ±0,5 mm). Postup při provádění práce je popsán v učebnici a nevyžaduje komentáře.
váha (kg |
prodloužení |x|, | |||