Решение: Измерение жёсткости пружины
Используя штатив с держателем, пружину № 1 со шкалой (или линейку), динамометр № 2 и груз № 1, соберите экспериментальную установку для измерения жёсткости пружины. Определите жёсткость пружины, подвесив к ней груз. Для измерения веса груза воспользуйтесь динамометром. Абсолютная погрешность измерения удлинения пружины составляет ±2 мм, абсолютная погрешность измерения веса груза равна ±0,1 Н.
В бланке ответов № 2:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки, указав способы измерения удлинения пружины и силы упругости;
2) запишите формулу для расчёта жёсткости пружины;
3) укажите результаты измерения веса груза и удлинения пружины с учётом абсолютных погрешностей измерений;
4) запишите значение жёсткости пружины.
Решение по шагам
4 шагаПружину закрепляют на штативе. К нижнему концу пружины подвешивают груз. Удлинение измеряют по шкале пружины или линейкой как разность положений нижнего конца пружины без груза и с грузом.
Вес груза измеряют динамометром. В состоянии покоя сила упругости пружины по модулю равна весу груза.
$$F_{\text{упр}} = P$$Для примера возьмём результаты измерений: вес груза $P = (1{,}0 \pm 0{,}1)\ \text{Н}$, удлинение пружины $x = (0{,}050 \pm 0{,}002)\ \text{м}$.
Жёсткость пружины вычисляют по закону Гука.
$$k = \frac{F_{\text{упр}}}{x} = \frac{P}{x} = \frac{1{,}0}{0{,}050} = 20\ \text{Н/м}$$Например: $P = (1{,}0 \pm 0{,}1)\ \text{Н}$, $x = (0{,}050 \pm 0{,}002)\ \text{м}$, $k = 20\ \text{Н/м}$. На рисунке должны быть показаны штатив, пружина с грузом, шкала или линейка и динамометр.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Измеряют длину пружины вместо её удлинения.
Используют сантиметры без перевода в метры при расчёте жёсткости.
Записывают массу груза вместо его веса.
Не указывают абсолютные погрешности измерений.
Забывают единицу измерения жёсткости — Н/м.