Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#59152Задание №17ФИПИ

Закон ГукаПрактические работы

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

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 грузов 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 измерения и расчеты. Ниже представлен образец оформления работы на бланке ответов.

1) Рисунок экспериментальной установки
На рисунке следует изобразить штатив, закреплённую на нём пружину и подвешенные к ней грузы. Рядом с пружиной вертикально располагается линейка для измерения её деформации.
— Начальное положение нижнего конца недеформированной пружины отметим как $x_0$ .
— Положение нижнего конца пружины после подвешивания грузов отметим как $x_1$ .
— Удлинение пружины $\Delta l = x_1 - x_0$ .
— Сила упругости $F_{упр}$ , возникающая в пружине, по модулю равна весу грузов $P$ , измеренному динамометром: $F_{упр} = P$ .

2) Формула для расчёта жёсткости пружины
Согласно закону Гука, модуль силы упругости прямо пропорционален удлинению пружины:
$F_{упр} = k \cdot \Delta l$
Отсюда рабочая формула для расчёта жёсткости:
$k = \frac{F_{упр}}{\Delta l}$ , где $F_{упр} = P$ .

3) Результаты измерений с учётом погрешностей
Примечание: Значения ниже являются примерными (типовыми для лабораторных наборов ОГЭ). При выполнении реальной работы необходимо записать те числа, которые вы получили на приборах.
Вес двух грузов (измеренный динамометром):
$P = (2,0 \pm 0,1) \text{ Н}$
Удлинение пружины (измеренное линейкой):
$\Delta l = (40 \pm 2) \text{ мм} = (0,040 \pm 0,002) \text{ м}$

4) Расчёт значения жёсткости пружины
Подставим средние значения в формулу:
$k = \frac{2,0 \text{ Н}}{0,040 \text{ м}} = 50 \text{ Н/м}$

Ответ: $k = 50 \text{ Н/м}$

Источник: ФИПИ