Контрольні запитання

1. За яким законом відбуваються коливання тіла, підвішеного на пружині?

2. Чи залежить частота коливань пружинного маятника від амплітуди коливань?

3. Яким був би результат досліду в умовах невагомості?

4. Коефіцієнт жорсткості пружини фізично означає…

5. Сформулюйте закон Гука. Запишіть його формулу. Поясніть знак “мінус”.

6. Що таке “повне коливання”?

7. З формули (5.1) виведіть розмірність .

8. Дайте означення маси, сили, ваги і сили тяжіння.

9. Що таке ньютон? Виразіть ньютон через основні одиниці СІ.

10. Чи залежить коефіцієнт жорсткості пружини від маси вантажу, підвішеного до пружини?

11. Назвіть основні характеристики коливального руху та надайте їхні означення.

12. Запишіть диференціальне рівняння руху пружинного осцилятора.

13. Опишіть перетворення енергії при гармонічних коливаннях вантажу на пружині. Лабораторна робота № 6 визначення маси тіла методом гідростатичного зважування

Обладнання: динамометр шкільний із заклеєною шкалою; мензурка; тіло довільної форми невідомої маси; штатив; посудина з водою; лінійка вимірювальна.

Теоретичні відомості

Вся складність роботи полягає у тому, що для градуювання пружини динамометра немає важків відомої маси. Цю складність можна подолати, вимірявши видовження пружини при підвішуванні до неї вантажу невідомої маси m у повітрі, а потім видовження цієї ж пружини при зануренні цього ж вантажу у воду (рис. 13).

Запишемо рівняння рівноваги вантажу на пружині у повітрі:

(6.1)

та рівняння рівноваги цього ж вантажу, зануреного у воду:

_, (6.2)

де – коефіцієнт жорсткості пружини, – архімедова сила, що діє на тіло невідомої маси у воді. Вона дорівнює:

, (6.3)

де – густина води; – об’єм тіла.

Вимірявши об’єм тіла за допомогою мензурки та скориставшись виразами (6.1) – (6.3), можна визначити коефіцієнт жорсткості пружини:

, (6.4)

а потім і шукану масу тіла:

(6.5)

Рис. 13

Порядок виконання роботи

1. Закріпити динамометр із заклеєною шкалою в штативі. Відмітити лінією (позначкою) нижнє положення кінця ненавантаженої пружини.

2. Підвисити до пружини вантаж невідомої маси і відмітити нижнє положення кінця навантаженої пружини. Виміряти лінійкою видовження пружини.

3. Опустити підвішений на пружині динамометра вантаж в посудину з водою і виміряти нове видовження пружини.

4. Налити в мензурку води. Опустити в мензурку з водою вантаж і виміряти збільшення об’єму води в мензурці, рівне об’єму тіла.

5. Обчислити коефіцієнт жорсткості пружини за формулою (6.4) і масу вантажу за формулою (6.5).

6. Знайти відносну та абсолютну похибки визначення маси. За абсолютні похибки і взяти половини ціни найменших поділок лінійки і мензурки відповідно, а відносну похибку визначення маси знайдемо із такої залежності:

. (6.6)

7. Результати вимірів і розрахунків занести до таблиці

, м	, м	,м	, м3	,	, кг	, %

8. Записати остаточну відповідь.