92. Серпімділік күшінің дене деформациясына тәуелділігін зерттеу
Құралдар: 1) динамометр; 2) өлшеуіш сызғыш; 3)ұзындығы 150 мм, шетінде ілмегі бар 1X1 мм кесілген резеңке бау (218-сур.).
218-сур.
92
жұмыстың құралы
Зерттелетін денелер ретінде резеңке бау мен динамометрдің серіппесін алады. Серпімділік күшінің модулін 0,1 Н дейінгі дәлдігі бар динамометрмен, ал бау мен серіппені ұзартуды 0,001 м дейінгі дәлдігі бар өлшеуіш сызғышпен өлшейді.
Үстелге өлшеуіш сызғышты қояды ал оның үстіне динамометрді қояды. Динамометрдің қармағына резеңке баудың ілмегін іліктіреді, ал оның бос жатқан шетін саусақтармен сызғыш шкаласының нольдік бөлісіне қысады. Оның шетіндегі ілмегі бар резеңке бауға белгі А белгісін салады (218-сур.).
Динамометрдің орынын ауыстыру арқылы бауды керуді біртіндеп көбейтеді және әрбір 0,1 Н сайын баудың серпімділік күші мен оның ұзару моделін жазып отырады. Соңғысы жөнінде баудағы А белгісінің сызғыш шкаласына салыстырмалы қалыбы бойынша талқылайды. Жазбаны екінші оқушы алдын ала дайындалған 1-кестеде орындайды.
1-кесте
Резеңке
баудың серпімділік күші Р,
Н
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
Резеңке
баудың ұзаруы
х,
м
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
т
Осыдан кейін динамометр серіппесінің серпімділігі күшінің оның деформациясына тәуелділігін тексереді. Бұл үшін динамометрдік шкаласына өлшеуіш сызғышты қойып, серпімділік күшінің әрбір 0,5 Н сайын серіппенің ұзаруын өлшейді. Өлшеу нәтижелерін де 2-кестеге жазады.
2-кесте
Серіппенің серпімділік күші Р, Н |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
Серіппенің ұзаруы х, м |
0,012 |
0,025 |
0,037 |
0,049 |
0,062 |
0,074 |
0,087 |
0,099 |
Жұмыстың нәтижелері дененің (резеңкенің, серіппенің) деформациясы кезінде пайда болатын серпімділік күшінің дененің (резеңкенің, серіппенің) ұзаруына пропорциональды және оның деформациясы кезіндегі дене бөліктерінің орын ауыстыруына қарама-қарсы бағытталғандығына оқушылардың көзін жеткізеді.
93. Серіппенің қаттылығын өлшеу
Құралдар:1) механика бойынша жүктер жинағы; 2) өлшеуіш сызғыш; 3) түрлі қаттылықты серіппелер жинағы немесе 4 Н өлшеу шегі бар динамометр;4) фронтальды жұмыстарға арналған штатив (219-сур.).
*
219-сур.
93-жұмыс
құралдары: а – динамометрмен, б –
серіппеер жинағымен
Өлшеу үшін серіппелер жинағын немесе шкаласы қағаз парақпен жабылған динамометр қолданады. Зерттелетін серіппені негізге қондырады, ал соңғысын штатив табанына бекітеді (219, а, б-сур).
Серіппенің ілмегіне жүйелі түрде механика бойынша жүктер жинағындағы 1, 2, 3, 4 жүкті іледі де әлсін-әлсін 1*1 серіппесінің ұзаруын өлшейді. Әрбір тәжірибедегі серпімділік күшінің модулі т§ ауырлық күшіне тең.
Өлшеу нәтижелерін кестеге жазып алады:
Тәжірибе номері |
Масса т, кг |
Серпімділік күші |
Ұзару модулі, |дс| X Ю 3, м |
|
модуль, Н |
Қателік, Н |
|||
1 |
0,100 |
1,00 |
0,04 |
24 |
2 |
0,200 |
2,00 |
0,08 |
51 |
3 |
0,300 |
3,00 |
0,12 |
.75 |
4 |
0,400 |
4,00 |
0,16 |
102 |
Алдымен оқушылармен тәжірибелердің кез келгеніндегі бір мәрте өлшеу нәтижелері бойынша қатылықты есептеу тәсілдерін талдайды. Мысалы, 3 тәжірибеден:
_3_Н_=40Н 1*1 - 0,075 м м аламыз.
Салыстырмалы қателік
е* = ет + е, + в,„ + || + ^ = 2% + 2% + 1 % =
220-сур. Серіппе серпімділік күшінің деформацияға тәуелділік графигі
Соңғы қосылған Лх=1 мм - бұл серіппенің немесе динамометрінің көрсеткішінің жуандығынан аз бола алмайтын санаудың (есепті) қателігі. Егер нұсқауыш серіппенің осіне перпендикуляр болмаса, онда Ах=^- болады (аЬ — «қиғаш» нұсқаушының шеттерімен шектелген жолақ ені). Абсолюттік қателік:
Мг = гкк, Ай = 0,05-40 —, /г = 40±2 —.
* м м
Әрбір тәжірибенің қателігі тәжірибелердің түрлі жағдайына байланысты бірдей болмағандықтан аталмыш жұмыста төрт тәжірибенің жиынтығы бойынша қаттылықты табу үшін орта арифметикалық әдісті қолдануға болмайтындығына көңіл аударамыз. Сондықтан қаттылықтың орташа сандық мәнін графикалық тәсілмен табады. Осы мақсатта өлшеу нәтижелері бойынша серпімділік күші модулінің ұзару модуліне тәуелділік графигін құрады (салады) (220-сур.). Бұл кезде оқушылардың назарын тәжірибе (эксперимент) нәтижелері бойынша графиктер құру ерекшеліктеріне аударады (II тарау, § 5). Аталмыш жағдайда график – тік сызық. Осы тік сызықтан кез келген нүктені алып қаттылықтың орташа сандық мәнін табады:
&ср қателігін графикалық тәсілмен бағалау мейлінше күрделі және қарастырылмайды.