Лабораторная 6. Проверка закона Гука

4. Подвесьте к пружине поочередно два, три и четыре груза, и определите соответствующие абсолютные удлинения пружины и их средние значения.

$\langle x\rangle=\frac{0.03+0.03+0.03}{3}=0.03$ м;

$x_1=0.03$ м; $x_2=0.03$ м; $x_3=0.03$ м;

$\langle x\rangle=\frac{0.05+0.05+0.05}{3}=0.05$ м;

$x_1=0.05$ м; $x_2=0.05$ м; $x_3=0.05$ м;

$\langle x\rangle=\frac{0.078+0.078+0.078}{3}=0.078$ м;

$x_1=0.078$ м; $x_2=0.078$ м; $x_3=0.078$ м;

$\langle x\rangle=\frac{0.1+0.1+0.1}{3}=0.1$ м;

$x_1=0.1$ м; $x_2=0.1$ м; $x_3=0.1$ м;

5. Используя метод подсчёта цифр, рассчитайте силу упрyгости пружины при подвешивании одного, двух, трех и четырех грузов и занесите данные расчетов в таблицу.

$F = 0,2$ кг $⋅ 9,81 = 1,962$ Н;
$F = 0,3$ кг $⋅ 9,81 = 2,943$ Н;
$F = 0,4$ кг $⋅ 9,81 = 3,924$ Н.

Кол-во грузов Масса груза Сила упр. Абсолютное удлинение $x$
Повторные измерения  
$x$ $x$ $x$ $\langle x\rangle$
$1$ $0.1$ $1$ $0.03$ $0.03$ $0.03$ $0.03$
$2$ $0.2$ $2$ $0.05$ $0.05$ $0.05$ $0.05$
$3$ $0.3$ $3$ $0.078$ $0.078$ $0.078$ $0.078$
$4$ $0.4$ $4$ $0.1$ $0.1$ $0.1$ $0.1$

6. Для нахождения среднего значения жесткости пружины постройте график зависимости силы упругости от среднего удлинения.

9. результат прямых измерений запишите в интервальной форме.

$\langle k\rangle=\dfrac{F_y}{x};$

$\langle k\rangle=\dfrac{2}{0.05} = 40$ Н.

10. Ответьте на контрольные вопросы

1. К чему приложены сила упругости и вес груза?

Вес приложен к пружине, а сила упругости приложена к центру масс тела.

За исправления спасибо Кираму.

2. Для любого ли количества грузов будет выполняться прямая пропорциональная зависимость между силой упругости и абсолютным удлинением? Почему?

Нет. Количество грузов не влияет на область действия закона Гука. Если продолжать удлинять материал, произойдёт пластическая деформация, в которой уже не будет выполняться прямая пропорциональная зависимость.

Выводы: если к пружине подвесить груз массой, то под действием груза пружина удлиняется. На покоящийся относительно пружины груз действуют две компенсирующие друг друга силы — тяжести и упругости.

11. Суперзадание

Уменьшится жёсткость. Представим, что пружина — это несколько пружин, собранных последовательно. Если учесть соотношение $\dfrac{1}{c_0} = \dfrac{1}{c_1} = \dfrac{1}{c_2}$, где $c_0$ — жёсткость начальной пружины, $c_1$ — жёсткость удалённой части, $c_2$ — жёсткость конечной пружины, то можно определить, во сколько раз она увеличивается. Жёсткость станет $\dfrac{3}{2}$ от той, что была изначально.