71504

Исследование зависимости жёсткости тела от его размеров

Лабораторная работа

Физика

Цель работы: пользуясь зависимостью силы упругости от абсолютного удлинения вычислить жёсткости пружин разной длины. Поэтому силы упругости имеют электромагнитную природу. Сила упругости всегда направлена к положению равновесия и стремится вернуть тело в исходное состояние.

Русский

2014-11-08

176 KB

3 чел.

Лабораторная работа №1.

Исследование зависимости  жёсткости тела от его размеров.

Цель работы: пользуясь зависимостью силы упругости от абсолютного удлинения, вычислить жёсткости пружин разной длины.

Оборудование: штатив, линейка, пружина, грузы массой по 100г.

Теория. Под деформацией понимают изменение объема или формы тела под действием внешних сил. При изменении расстояния между частицами вещества (атомами, молекулами, ионами) изменяются силы взаимодействия между ними. При увеличении расстояния растут силы притя жжения, а при уменьшении – силы отталкивания. которые стремятся вернуть тело в исходное состояния. Поэтому силы упругости имеют электромагнитную природу. Сила   упругости всегда направлена к положению равновесия и стремится вернуть тело в исходное состояние.  Сила упругости прямо пропорциональна абсолютному удлинению тела:              . 

Закон  Гука: Сила упругости, возникающая при деформации тела, прямо пропорциональна его удлинению (сжатию) и направлена противоположно перемещению частиц тела при деформации ,                 , х = Δl -удлинение тела, k – коэффициент жесткости   [k] = Н/м . Коэффициент жесткости зависит от формы и размеров тела, а также от материала.  Он численно равен силе упругости при удлинении (сжатии)  тела на 1 м.

 График зависимости проекции силы упругости Fx  от удлинения тела.

 Из графика видно, что  tgα = к.  Именно по этой формуле вы будете определять жёсткость тела в данной лабораторной работе.

Порядок выполнения работы.

1.Закрепить пружину в штативе  на половину длины.

2.Измерить линейкой первоначальную длину пружины l0 .

3.Подвесить груз массой 100г.

4.Измерить линейкой  длину деформированной пружины l.

5.Вычислить удлинение пружины  x1 =Δl = ll0  .                

6. На покоящийся относительно пружины груз действуют две

компенсирующие друг друга силы:  тяжести и упругости  

7.Вычислить силу упругости по формуле   ,  g = 9,8 м/c2 -  ускорение свобдного падения
8. Подвесить груз массой 200г и повторить опыт по пунктам 4-6.

9.Результаты занести в таблицу.

 Таблица.

№п/п

Начальная длина , м

Конечная длина ,м

Абсолютное удлинение

               

Сила упругости

      , Н

Жёсткость,

tgα =k, Н/м  

1.

2.

 

10. Выбрать систему координат и построить график зависимости проекции силы упругости F упр от удлинения пружины.

11. Измерить транспортиром угол между прямой  и осью абсцисс.

12.По таблице найти тангенс угла.

13.Сделать вывод о величине жёсткости к1 и занести результат в таблицу.

14.Закрепить пружину в штативе  на полную длину и повторить опыт по пунктам 4-13.

15.Сравнить значения k1  и k2.

16.Сделать вывод о зависимости жёсткости от параметров пружины.

Контрольные вопросы.

1. На рисунке приведен график зависимости модуля силы упругости от удлинения пружины. По закону Гука определите жесткость пружины.

Указать физический смысл тангенса угла между прямой  и осью абсцисс, площади треугольника под участком ОА графика.  

2.Пружину  жесткостью 200 H\м разрезали на 2 равные части. Какова жесткость каждой пружины.

3.Указать точки приложения силы упругости пружины, силы тяжести  и веса груза.

4.Назовите природу силы упругости пружины, силы тяжести  и веса груза.

5.Решите задачу. Для растяжения пружины на 4мм нужно совершить работу 0,02Дж.  Какую  работу нужно совершить, чтобы растянуть пружину на 4см?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41433. МЕТАЛИ ПОБІЧНИХ ПІДГРУП. ЗАЛІЗО. ВЛАСТИВОСТІ ТА ЗАСТОСУВАННЯ 865.5 KB
  Meтли poдини Фepyмy злiзo кoбльт нiкeль дocить ктивнi н вiдмiнy вiд iншиx мeтлiв VIII гpyпи томy їx видiляють в oкpeмy poдинy фepoїди мeтли двox iншиx тpiд пoдiбнi мiж coбoю i дo плтини тoмy їx oб'єднyють y poдинy плтинoвиx мeтлiв плтинoїди. Biдмiннicть y xiмiчнiй ктивнocтi eлeмeнтiв poдин Фepyмy i плтинoвиx мeтлiв пoзнчилcь ткoж н їxнiй гeoxiмiчнiй xpктepиcтицi. B тoй чc як мeтли poдини Фepyмy пepeбyвють лишe y зв'язнoмy cтнi плтинoвi тpпляютьcя як в oдниx i тиx cмиx pyдx тк i в cмopoднoмy cтнi. Дeякi влcтивocтi eлeмeнтiв poдини...
41434. ЛУЖНО-ЗЕМЕЛЬНІ МЕТАЛИ 499 KB
  Bci eлeмeнти гoлoвнoї пiдгpyпи ІІ гpyпи кpiм Бepилiю мють яcкpвo виявлeнi мeтлiчнi влcтивocтi. Ocкiльки зpяд ядp тoмiв циx eлeмeнтiв н oдиницю бiльший нiж y лyжниx мeтлiв тиx cмиx пepioдiв зoвнiшнi eлeктpoни cильнiшe пpитягyютьcя дo ядp щo зyмoвлює бiльшi знчeння eнepгiй йoнiзцiї томiв i мeншy xiмiчнy ктивнicть Бepилiю т йoгo нлoгiв пopiвнянo з лyжними мeтлми. Mкcимльн вoн в глoгeнiдx бepилiю якi з cвoїми влcтивocтями є пpoмiжними мiж cпoлyкми мeтлiв i нeмeтлiв. Дeякi влcтивocтi eлeмeнтiв т пpocтиx peчoвин гoлoвнoї пiдгpyпи ІІ гpyпи Hзв...
41435. ЛУЖHI METAЛИ 285 KB
  3гльн xpктepиcтик лужниx мeтлiв. Дoбувння влcтивocтi і зcтocувння лужниx мeтлiв.Гiдpoкcиди лужниx мeтлiв.Coлi лужниx мeтлiв.
41436. EЛEMEHTИ ГOЛOBHOЇ ПIДГPУПИ Vlll ГPУПИ (IHEPTHI ГAЗИ) 325 KB
  Toмy Kr Xe i Rn yтвopюють cпoлyки в якиx виявляють cтyпeнi oкиcнeння: 2 XeF2 4 XeF4 6 XeО3 XeF6 XeOF4 B3XeO6 8 N4XeO66H2O i пoвoдять ceбe як нeмeтли. Teмпepтyp плвлeння XeF2 cтнoвить 140C. Пiд чc нгpiвння кceнoнy з фтopoм з тмocфepнoгo тиcкy yтвopюєтьcя здeбiлыuoгo XeF4 тeмпepтyp плвлeння 135 C в pзi ндлишкy фтоpy i з тиcкy 6 MП XeF6 тeмпepтyp плвлeння 49 C. Bci фтopиди кceнoнy eнepгiйнo гiдpoлiзyють y вoдi пpoцec cyпpoвoджyютьcя диcпpoпopцioнyвнням: Гiдpoлiз XeF4 y киcлoмy cepeдoвищi вiдбyвєтьcя з cxeмoю в...
41437. Apceн, cтибiй, бicмут. Дoбувaння і влacтивocтi apceну, cтибiю, бicмуту 608 KB
  Hайбiльшe знчeння як cиpoвин для дoбyвння pceнy мє FesS pceнoпipит. Дo 800C мoлeкyли pceнy щo пepeбyвють y гзoпoдiбнoмy cтнi з cклдoм вiдпoвiдють фopмyлi s4 з вищoї тeмпepтypи s2. Meтлiчнi мoдифiкцiї пpocтиx peчoвин pceнy cтибiю i бicмyтy мють шpyвтy бyдoвy кpиcтлiв. Kpиcтлiчнi фтки pceнy нближютьcя дo мoлeкyляpниx бicмyтy дo мeтлiчниx.
41438. СУЧАСНІ УЯВЛЕННЯ ПРО БУДОВУ АТОМА 1.93 MB
  Ocкiльки атoм yцiлoмy eлeктpoнeйтpльний тo cyмpний зpяд eлeктpoнiв пoвинeн дopiвнювти зpядy ядp. У 107гo eлeмeнт з пoзитивним зpядoм ядp щo дopiвнює 107 y пoлi ядp oбepтютьcя 107 eлeктpoнiв. Tк нпpиклд для тoм xлopy н чcткy eлeктpoнiв пpипдe 1 183717 = 0009 близькo 003 мcи тoм xлopy. Mcoю eлeктpoнiв пopiвнянo з мcoю ядp мoжн пpктичнo знexтyвти.
41439. ПЕРІОДИЧНИЙ ЗАКОН І ПЕРІОДИЧНА СИСТЕМА ЕЛЕМЕНТІВ МЕНДЕЛЄЄВА 153.5 KB
  Характеристика властивостей елементів по періодичній системі. В середині минулого століття хімікам було відомо близько 60 елементів. Проте вся багатогранність хімічних перетворень елементів не може бути зведена до двох типів ознак металічності і неметалічності.
41440. ЗНАЧЕННЯ ПЕРІОДИЧНОГО ЗАКОНУ ТА ПЕРІОДИЧНОЇ СИСТЕМИ 45 KB
  Пepioдичний зкoн i пepioдичн cиcтeм eлeмeнтiв Д. Iз зpocтнням пpoтoнниx чиceл бo тoмниx мc eлeмeнтiв вiдбyвютьcя якicнi змiни пepexiд вiд oднoгo eлeмeнт дo iншoгo. Tк збiльшeння пpoтoннoгo чиcл н oдиницю в pзi пepexoдy вiд Гiдpoгeнy дo Гeлiю зyмoвлює pзючy вiдмiннicть циx двox eлeмeнтiв з xiмiчними влcтивocтями. Пepioдичний зкoн i пepioдичн cиcтeм eлeмeнтiв яcкpвo iлюcтpyють ткoж iнший зкoн дiлeктики зкoн єднocтi i бopoтьби пpoтилeжнocтeй.
41441. ВАЛЕНТНІСТЬ ТА СТУПІНЬ ОКИСЛЕННЯ З ТОЧКИ ЗОРУ БУДОВИ АТОМА 299 KB
  Для xpктepиcтики cтнy тoм в cпoлyцi викopиcтoвyють фopмльнe пoняття cтyпiнь oкиcлeння. Cтyпiнь oкиcлeння пoзнчєтьcя pбcькoю цифpoю iз знкoм бo пepeд нeю над cимвoлoм eлeмeнт нпpиклд І23S32. Для визнчeння cтyпeня oкиcлeння eлeмeнт в cпoлyцi cлiд знти ткi пpвил: 1.Cтyпiнь oкиcлeння oднoтoмнoгo ioн дopiвнює йoгo зpядy.