Контрольні питання

1. Яка фізична величина називається силою? Наведіть приклади дії сил.

2. Тіло рухається по колу. Як спрямована рівнодіюча всіх сил, що діють на тіло?

3. Тіло рухається з постійною швидкістю. Яким буде його рух, якщо на нього почне діяти сила, яка спрямована у бік, протилежний швидкості ті? За напрямком швидкості? Перпендикулярно швидкості тіла?

4. Через нерухомий блок перекинута мотузка. На одному кінці мотузки висить людина, а на

другому – вантаж, маса якого дорівнює масі людини. Що буде відбуватися, якщо людина буде підтягуватися на руках у гору по мотузці?

Лабораторна робота № 3

Тема: Визначення жорсткості пружини.

Мета : визначити жорсткість пружини за вимірюванням її видовжень при різних значеннях

сили тяжіння використовуючи закон Гука; побудувати графік залежності сили пружності

пружини від її подовження.

Обладнання: штатив із муфтою та лапкою, набір тягарців масою по 100 -300 г кожен, лінійка з

міліметровими поділками. спіральна пружина.

Теоретичні відомості.

Деформація тіла – це зміна його форми та об’єму. Якщо припинення зовнішньої дії на тіло супроводжується повним відновленням його початкових форми й об’єму, деформація була пружною. Відновлення відбувається під дією сили пружності.

Якщо ж у „розвантаженому” тілі збереглись деякі зміни у порівнянні з початковим станом, деформація була пластичною. Відновлення „геометрії” тіла після пластичного деформування виявляється неповним: у тілі зберігається деяка надлишкова інформація.

Пружні деформації в тілах можна створювати різними способами: а) шляхом одновісного розтягу чи стиску ( в чистому вигляді чи згином); б) шляхом всебічного стиску ( наприклад, у рідині під поршнем); в) шляхом зсуву ( в чистому вигляді чи крученням). Пружні деформації вперше дослідив Гук, який сформулював закон:

Модуль сили пружності, що виникає при пружній деформації тіла, прямо пропорційний видовженню тіла, а її напрям протилежний напряму переміщення частинок тіла при деформації.

Для розрахунків використовують формули:

а) переважно для пружин: , де - абсолютне видовження тіла, - жорсткість тіла. Знак „- „ -- відображує протилежність напрямів сили пружності і деформуючої сили;

б) переважно – для стержнів: , або . Тут - механічна напруга, E – модуль пружності матеріалу( модуль Юнга); -- відносне видовження.

Хід роботи.

1. Закріпіть на штативі кінець спіральної пружини 3 (інший кінець пружини має стрілку покажчик та гачок). ( мал.1)

2. Поряд з пружиною чи за нею встановіть і закріпіть лінійку 2 з міліметровими поділками .

3. Виміряйте початкову довжину пружини .

4. Підвісьте до пружини тягарець 4 відомої маси і виміряйте спричинене ним видовження пружини .

5. До першого тягарця додайте другий, третій, і т.д., вимірюючи щоразу видовження пружини. Результати вимірювань запишіть у таблицю 1.

6. За результатами дослідів на міліметровому папері побудуйте графік залежності сили пружності F_пруж. від подовження . Зверніть увагу: експериментальні точки можуть не лежати на одній прямій. Це пов’язано з похибками вимірювань. У такому разі графік слід проводити так, щоб з обох боків від прямої була приблизно однакова кількість точок. мал.1

7. Виберіть на графіку довільну точку, визначте відповідні їй значення сили пружності F_пруж. і подовження пружини, після чого за формулою обчисліть середнє значення жорсткості пружини: F_пруж = ___________, = ______________, = ____________.

8. Визначте найбільші значення відносної та абсолютної похибок вимірювання жорсткості (дослід з одним тягарцем). Для цього спочатку обчисліть найбільшу відносну похибку вимірювання сили пружності. Оскільки , одержуємо . Врахуйте, що ∆m=0,002кг, значення g для цього досліду можна прийняти таким, що дорівнює 10м/с² , а отже

∆g=0,02м/с².

9. Потім обчисліть найбільше значення абсолютної похибки вимірювання модуля подовження:

.

10. Обчисліть найбільше значення відносної похибки вимірювання модуля подовження: .

11. Обчисліть найбільші значення абсолютної та відносної похибки вимірювання жорсткості. Оскільки , одержуємо , .

12. Округліть результати, використовуючи правила округлення, результат запишіть у вигляді: .

13. Закінчіть заповнення таблиці:

Таблиця № 1

N n\n	Маса тягарця m, кг	Сила пружності F=mg, Н	, м	, м	Подовження пружини , м	Жорсткість
						Середнє значення kсер, Н/м	Похибка вимірювання		Результат вимірювання Н/м
							Відносна k, %	Абсолютна k, Н/м
1
2
3
4

14. Зробіть висновки.