«Определение жесткости пружины»
21 декабря 2023 года на уроке физики центра образования естественно-научной направленности «Точка роста» обучающиеся 11 класса провели экспериментальную работу «Определение жесткости пружины».
Цель работы: Проверить справедливость закона Гука, убедиться, что сила упругости пропорциональна массе нагрузки, определить жесткость пружины.
Приборы и материалы: штатив с муфтами лапкой, набор спиральных пружин, набор грузов массой 100 г, линейка с миллиметровыми делениями.
Краткая теория. Цель работы – найти жесткость пружины из измерений удлинения пружины Dl при различных значениях силы тяжести F=m·g, уравновешивающей силу упругости на основе закона Гука.
В каждом из опытов жесткость определяется при разных значениях силы упругости и удлинений, т. е. условия опыта меняются. Поэтому для нахождения среднего значения жесткости можно вычислить среднее арифметическое результатов измерений.
Для определения коэффициента жесткости воспользуемся формулой |Fупр| = k*Dl
Порядок выполнения работы.
1. Закрепили на штативе конец спиральной пружины (другой конец пружины снабжен стрелкой-указателем и крючком).
2. Рядом с пружиной установили линейку с миллиметровыми делениями.
3. Отметили и записали в таблицу то деление линейки, против которого приходится стрелка-указатель пружины.
4. Подвесили к пружине груз известной массы и измерили вызванное им удлинение пружины.
5. К первому грузу добавили второй, третий, записывая каждый раз удлинение Dl пружины. По результатам измерений заполнили таблицу:
|
1 пружина |
№ опыта |
m, кг |
F= m·g, Н |
Dl, м |
k, Н/м |
kср, Н/м |
|
1 |
0,1 |
1 |
0.05 |
20 |
19.6 |
|
|
2 |
0,2 |
2 |
0.1 |
20 |
||
|
3 |
0,3 |
3 |
0.16 |
18.8 |
||
|
2 пружина |
1 |
0,1 |
1 |
0.01 |
100 |
104 |
|
2 |
0,2 |
2 |
0.019 |
105 |
||
|
3 |
0,3 |
3 |
0.028 |
107 |
6. Вывод:
1) С увеличением массы груза наблюдается прямо пропорционально увеличение удлинения пружины
2)Чтобы уменьшить погрешность, нужно взять измерительный прибор с меньшей ценой деления (меньше 1 мм)
3) Коэффициент жесткости у каждой пружины разный и постоянный и не зависит от груза, воздействующего на пружины.
