14. Измерение жесткости пружины

Оборудование:  штатив с лапкой и муфтой  набор грузов  динамометр

 направляющая прибора для изучения прямолинейного движения.

Цель работы состоит в том, чтобы определить коэффициент жесткости пружины динамометра.

Способ измерения жесткости пружины, которым пользуются в работе, основан на использовании графика зависимости силы упругости, возникающей в пружине при ее растяжении от величины удлинения.

Удлиняться пружина динамометра будет под действием веса подвешенных к нему грузов. Удлинение происходит до тех пор, пока вес груза не уравновесится силой упругости пружины.

Удлинение пружины измеряется непосредственно по шкале направляющей.

Величину силы упругости определяют по показаниям динамометра.

1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений:

№ опыта	Модуль силы упругости, Н	Модуль удлинения, *10-3м

2. Закрепите муфту с лапкой на стержне штатива на высоте около 30 см от поверхности стола. В лапке зажмите динамометр, как показано на рисунке. Направляющую рейку установите вертикально. Ее шкала должна располагаться вблизи указателя динамометра.

3. Заметьте положение стрелки динамометра относительно шкалы.

4. Подвесьте к динамометру один груз и по шкале с миллиметровыми делениями определите удлинение его пружины в миллиметрах. Удлинение находят как разницу двух положений указателя динамометра на шкале при нагруженном и ненагруженном динамометре.

5. По шкале динамометра измерьте величину силы упругости.

6. Результаты измерений занесите в таблицу.

7.Подвесьте к динамометру два груза и вновь определите удлинение пружины и величину силы упругости.

8. Повторите опыт с тремя и четырьмя грузами.

9. Начертите координатные оси для построения графика зависимости силы упругости от величины удлинения.

10. нанесите на координатной плоскости соответствующие результатам каждого опыта точки.

11. Постройте график зависимости силы упругости от величины удлинения пружины. Если точки не ложатся на одну прямую, то провести линию графика надо так, чтобы половина точек расположилась по одну сторону от нее, а другая половина - по другую.

12. По графику определите коэффициент жесткости пружины. Для этого в средней части графика возьмите произвольную точку, опустите от нее перпендикуляры на координатные оси и определите соответствующие этой точке величины удлинения и силы упругости. По полученным значениям этих величин на основании закона Гука вычислите коэффициент жесткости (или, короче, жесткость) пружины: k = .

15. Измерение коэффициента трения скольжения

Оборудование:  прибор для изучения прямолинейного движения  динамометр  набор грузов.

Цель работы состоит в определении коэффициента трения между пластиковыми поверхностями направляющей рейки и каретки.

Измеряют эту величину по графику зависимости силы трения от силы нормального давления.

Силу трения можно определить, если к каретке, лежащей на горизонтальной поверхности, присоединить динамометр и потянуть за него вдоль поверхности так, чтобы каретка стала бы двигаться равномерно. При равномерном скольжении сила трения, действующая на каретку, будет равна силе упругости растянутой пружины динамометра. Следовательно, динамометр будет при этом показывать величину силы трения.

Сила нормального давления тела на горизонтальную поверхность, на которой тело покоится или движется, равна весу этого тела. Таким образом эту силу можно измерить, определив с помощью того же динамометра вес каретки.

Порядок выполнения работы:

1. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений.

№ опыта	Вес каретки Рк, Н	Вес грузов Рг, Н	Вес каретки с грузами Р=Рк+Рг , Н	Сила трения Fтр, Н

2. Направляющую рейки прибора для изучения прямолинейного движения положите на стол горизонтально (см. рисунок в эксперименте 2 “Измерение силы трения скольжения и сравнение ее с весом тела”)

3. Подвесьте каретку к динамометру и определите ее вес.

4. Разместите каретку на одном из концов направляющей рейки крючком по ходу движения. К крючку прицепите динамометр. Плавно потяните за динамометр вдоль направляющей рейки так, чтобы каретка стала перемещаться с постоянной скоростью.

5. По показанию динамометра при равномерном движении каретки определите действующую на нее силу трения.

6. Данные измерений первого опыта занесите в первую строчку таблицы. Вес груза в этом опыте был равен нулю (Р_г = 0).

7. Отсоедините динамометр от каретки, подвесьте к нему один груз и определите его вес.

8. Укрепите груз на каретке, подцепите к ней динамометр и повторите опыт для измерения силы трения, действующую на каретку нагруженную одним грузом. Данные всех измерений этого опыта занесите во вторую строчку таблицы.

9. Проведите третий, а затем и четвертый опыт, нагружая каретку соответственно двумя и тремя грузами.

10. По данным таблицы постройте график зависимости силы трения от веса каретки. При проведении линии графика следует стремиться к тому, чтобы она прошла симметрично относительно точек, нанесенных на координатную плоскость. (Точки поровну должны распределиться по обе стороны линии.)

11.Возьмите произвольную точку А на линии графика, опустите из нее перпендикуляры на оси координат и определите значение силы трения F_трА при данном весе каретки Р_А.

12. Вычислите по этим данным коэффициент трения  = .