Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#59077Задание №17ФИПИ

Закон ГукаПрактические работы

Используя штатив с держателем, пружину № 1 со шкалой (или линейку), динамометр № 2 и груз № 1, соберите экспериментальную установку для измерения жёсткости пружины. Определите жёсткость пружины, подвесив
к ней груз. Для измерения веса груза воспользуйтесь динамометром. Абсолютная погрешность измерения удлинения пружины составляет ±2 мм, абсолютная погрешность измерения веса груза равна ±0,1 Н.

В бланке ответов № 2:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки, указав способы измерения удлинения пружины и силы упругости;

2) запишите формулу для расчёта жёсткости пружины;

3) укажите результаты измерения веса груза и удлинения пружины с учётом абсолютных погрешностей измерений;

4) запишите значение жёсткости пружины.

Ваше решениедо 3 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение.

Для выполнения данного лабораторного задания необходимо последовательно выполнить действия, описанные в инструкции, и зафиксировать результаты.

1. Рисунок экспериментальной установки
На рисунке следует изобразить вертикально закреплённую в штативе пружину. К нижней части пружины подвешен груз массой $m$ . Рядом с пружиной вертикально установлена линейка для измерения её деформации.
— Сила упругости $F_{упр}$ , возникающая в пружине, уравновешивает вес груза $P$ .
— Удлинение пружины $\Delta l$ определяется как разность между длиной пружины с грузом $l$ и длиной недеформированной пружины $l_0$ : $\Delta l = l - l_0$ .
— Вес груза $P$ предварительно измеряется с помощью динамометра в подвешенном состоянии.

2. Формула для расчёта жёсткости пружины
Согласно закону Гука, модуль силы упругости прямо пропорционален удлинению пружины:
$F_{упр} = k \cdot \Delta l$
Так как груз находится в равновесии, сила упругости равна весу груза: $F_{упр} = P$ .
Отсюда рабочая формула для расчёта жёсткости:
$k = \frac{P}{\Delta l}$

3. Результаты измерений с учётом погрешностей
Примечание: Значения ниже являются типовыми для стандартного оборудования ОГЭ (груз 100 г). При выполнении реальной работы подставьте свои значения, считанные с приборов.
Вес груза (измеренный динамометром):
$P = (1,0 \pm 0,1) \text{ Н}$
Удлинение пружины (измеренное линейкой):
$\Delta l = (20 \pm 2) \text{ мм} = (0,020 \pm 0,002) \text{ м}$

4. Расчёт значения жёсткости пружины
Подставим средние значения в формулу:
$k = \frac{1,0 \text{ Н}}{0,020 \text{ м}} = 50 \text{ Н/м}$

Ответ: 1) Рисунок выполнен; 2) $k = \frac{P}{\Delta l}$ ; 3) $P = (1,0 \pm 0,1) \text{ Н}$ , $\Delta l = (20 \pm 2) \text{ мм}$ ; 4) $k = 50 \text{ Н/м}$ .

Источник: ФИПИ