Решение: Исследование силы упругости пружины
Необходимо провести исследование зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени деформации пружины. В исследовании используется пружина и набор грузов.
1) Какое ещё оборудование понадобится для проведения этого исследования?
2) Запишите алгоритм действий по исследованию зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени деформации пружины.
Решение по шагам
6 шаговДля проведения опыта потребуется штатив с муфтой и зажимом для закрепления пружины, линейка или измерительная лента для измерения длины пружины, а также указатель или горизонтальная метка для удобного отсчёта. Массы грузов должны быть известны; при необходимости их можно определить с помощью весов.
Закрепляют пружину вертикально на штативе и измеряют её длину без груза $l_0$.
$$l_0 = \text{const}$$Подвешивают к пружине первый груз, дожидаются прекращения колебаний и измеряют длину пружины $l$. Затем повторяют измерения для других грузов, не превышая предел упругости пружины.
Для каждого опыта вычисляют удлинение пружины как разность между длиной пружины с грузом и её начальной длиной.
$$\Delta l = l - l_0$$Определяют силу упругости по весу подвешенного груза.
$$F_\text{упр} = mg$$Результаты измерений и вычислений заносят в таблицу, где указывают массу груза, силу упругости и деформацию пружины. По данным таблицы устанавливают зависимость силы упругости от деформации: в пределах упругости сила увеличивается пропорционально деформации.
$$F_\text{упр} = k\Delta l$$Понадобятся штатив с зажимом, линейка и известные массы грузов или весы. Нужно измерить начальную длину пружины, последовательно подвешивать грузы, каждый раз измерять длину пружины, вычислять $\Delta l = l-l_0$ и $F_\text{упр}=mg$, заносить результаты в таблицу и сделать вывод о зависимости.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не измеряют начальную длину пружины без груза.
Путают длину пружины с её деформацией.
Не дожидаются прекращения колебаний груза перед измерением.
Не указывают способ определения силы упругости.
Подвешивают слишком большие грузы и выходят за пределы упругости пружины.