Решение: Измерение жёсткости пружины
Используя штатив с держателем, пружину № 1 со шкалой (или линейку), динамометр № 2 и грузы № 1, № 2 и № 3, соберите экспериментальную установку для измерения жёсткости пружины. Определите жёсткость пружины, подвесив к ней грузы. Для измерения веса грузов воспользуйтесь динамометром. Абсолютная погрешность измерения удлинения пружины составляет ±2 мм, а абсолютная погрешность измерения веса грузов 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 грузов 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 грузы. Удлинение измеряют по шкале пружины или линейкой как разность положений нижнего конца пружины без груза и с грузом.
Вес подвешенных грузов измеряют динамометром. Сила упругости пружины в состоянии равновесия по модулю равна весу грузов: $F_\text{упр} = P$.
$$F_\text{упр} = P$$В качестве согласованных результатов измерений можно получить вес грузов $P = 3{,}0 \pm 0{,}1\ \text{Н}$ и удлинение пружины $\Delta l = 0{,}060 \pm 0{,}002\ \text{м}$.
По закону Гука рассчитываем жёсткость пружины.
$$k = \dfrac{F_\text{упр}}{\Delta l} = \dfrac{3{,}0}{0{,}060} = 50\ \text{Н/м}$$Например: $P = (3{,}0 \pm 0{,}1)\ \text{Н}$, $\Delta l = (0{,}060 \pm 0{,}002)\ \text{м}$, $k = 50\ \text{Н/м}$.
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, не вычитая начальную длину.
Используют сантиметры или миллиметры без перевода в метры.
Не указывают абсолютные погрешности измерений.
Записывают вес грузов как массу.
Не показывают на рисунке способы измерения силы и удлинения.