№6 Градуирование пружины

Цель работы:
Научиться градуировать пружину, получать шкалу с любой (заданной) ценой деления и с её помощью измерять силы.
Приборы и материалы:
Динамометр, шкала которого закрыта бумагой, набор грузов массой по 102 г, штатив с муфтой, лапкой и кольцом.
Указания к работе:
1.Прочитайте в учебнике § 30 "Динамометр".
2.Укрепите динамометр с закрытой шкалой вертикально в лапке штатива. Отметьте горизонтальной чертой начальное положение указателя динамометра, − это будет нулевая отметка шкалы.
3.Подвесьте к крючку динамометра груз, масса которого 102 г. На этот груз действует сила тяжести, равная 1 Н. С такой же силой груз растягивает пружину динамометра. Эта сила уравновешивается силой упругости, возникающей в пружине при её растяжении (деформации).
Новое положение указателя динамометра также отметьте горизонтальной чертой на бумаге.
Примечание. Грузы массой 102 г можно получить, прибавив 2 г (колечко из проволоки) к имеющимся грузам массой 100 г.
4. Затем подвешивайте к динамометру второй, третий, четвёртый грузы той же массы (102 г), каждый раз отмечая чёрточками на бумаге положение указателя (рис. 204).
5. Снимите динамометр со штатива и против горизонтальных чёрточек, начиная с верхней, проставьте числа 0,1,2,3,4... Выше числа 0 напишите: "ньютон".
6. Измерьте расстояния между соседними чёрточками. Одинаковы ли они? Почему (см. § 30)? На основании сделанного вывода скажите, с какой силой растянут пружину грузы массой 51 г; 153 г.
7. Не подвешивая к динамометру грузы, получите шкалу с ценой деления 0,1 Н.
8. Измерьте проградуированным динамометром вес какого−нибудь тела, например кольца от штатива, лапки штатива, груза.
9. Нарисуйте проградуированный динамометр.

рис. 204.

Ответ:

Алгоритм выполнения работы и принципы по которым он выполняется. 

Мы знаем, что по закону Гука упругие деформации прямо пропорциональны увеличению силы. Используя этот принцип будет производить градуировку шкалы.

По пунктам:

1. Закрепим динамометр на штативе, при этом закроем шкалу листком бумаги, чтобы не видеть разметку. Без нагрузки отметим чертой начальное положение индикатора динамометра, − это и будет нулевая отметка шкалы.
2. Имея известные по весу грузы начнем нагружать пружину. При упругих деформация будет работать закон Гука, о чем уже сказали. Груз массой 102 грамма, будет на пружине эквивалентен силе в 1Н. При подвешивании каждого груза чертим отметки. Постепенно нагружаем пружину весом 102, 204, 306 г и т.д. Отмечаем метки 1Н, 2Н, 3Н и т.д.
3. Вот теперь у нас получился динамометр с возможностью измерять силу в Ньютонах.
4. Исходя из принципа закона Гука можно нанести дополнительную маркировку, путем деления на равные части неразмеченных областей. То есть между скажем 1Н и 2Н нанести 9 черточек и будет градуировка в 1/10Н или 0,1Н.
5. Измерим проградуированным динамометром вес кольца штатива. Запишем результат.
7. Рисуем в тетради проградуированный динамометр.

Рисунок. Проградуированный динамометр.

Вывод. В данной лабораторной работе на практике подтвердили закон Гука, а также произвели разметку динамометра исходя из теории закона Гука. После создания собственного динамометра произвели измерения интересующих нас предметов.