Задание №19 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
Школьные пружинные динамометры имеют ограничитель (планка внизу динамометра) (см. рисунок). Зависит ли положение ограничителя от упругих свойств используемой пружины? Ответ поясните.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
Для ответа на этот качественный вопрос проанализируем принцип работы пружинного динамометра и назначение ограничителя.
1. Физический закон. Работа динамометра основана на законе Гука, согласно которому модуль силы упругости , возникающей при деформации пружины, прямо пропорционален её удлинению :
,
где — жёсткость пружины (основная характеристика её упругих свойств).
2. Предел упругости. Закон Гука выполняется только до определённого значения силы, называемого пределом упругости. Если растянуть пружину сильнее этого предела, в металле возникнут остаточные (пластические) деформации: пружина не вернётся в исходное состояние после снятия нагрузки, и прибор будет испорчен.
3. Роль ограничителя. Ограничитель в динамометре устанавливается для того, чтобы не допустить растяжения пружины сверх предела упругости. Он физически останавливает движение указателя (и растяжение пружины), когда приложенная сила достигает максимально допустимого значения для данной пружины.
4. Зависимость от свойств пружины. Упругие свойства пружины (материал, диаметр проволоки, диаметр витков, количество витков) определяют её жёсткость и предел упругой деформации. Для более «мягкой» пружины (с малой жёсткостью) предел упругости наступит при меньшей силе и, возможно, при большем удлинении, чем для «жёсткой». Следовательно, чтобы прибор работал надёжно и не ломался, положение планки-ограничителя должно быть строго выверено в соответствии с тем, какую максимальную нагрузку и какое максимальное удлинение может выдержать конкретная пружина без потери своих свойств.
Вывод: Положение ограничителя напрямую зависит от упругих свойств пружины, так как оно определяет максимально допустимую деформацию, при которой ещё не наступают необратимые изменения в материале пружины.
Ответ: Да, зависит. Ограничитель предотвращает растяжение пружины за предел упругости, значение которого определяется индивидуальными упругими свойствами (жёсткостью и материалом) конкретной пружины.
Источник: ФИПИ