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

36301. Правила и особенности выполнения функциональных схем автоматизации упрощенным способом. Пример 22.12 KB
  В нижней части схемы рекомендуется приводить таблицу контуров в соответствии с приложением В. В таблице контуров указывают номера контуров и номер листа основного комплекта на котором приведен состав каждого контура. Для контуров систем автоматического регулирования кроме того на схеме изображают исполнительные механизмы регулирующие органы и линию связи соединяющую контуры с исполнительными механизмами. Предельные рабочие значения измеряемых регулируемых величин указывают рядом с графическими обозначениями контуров или в дополнительной...
36302. Релейные регуляторы. Двух и трехпозиционные, их статические характеристики и параметры настройки 49.85 KB
  Характеристика Рп2 согласно этим выражениям имеет зону неоднозначности 2. Если значение регулируемой величины меньше заданного с учетом зоны неоднозначности то У=В что обеспечивает полное поступление энергии в объект; Х будет увеличиваться. После того как Х превысит Х0 с учетом зоны неоднозначности то У=В доступ энергии в объекте прекратится; Х уменьшается.Снижение зоны неоднозначности приводит к уменьшению периода колебаний и следовательно к увеличению числа переключений.
36303. Адаптивные регуляторы 57.67 KB
  А СНС по отклонению Б СНС по возмущению АР применяются для упря ТП и агрегатами с нестационарными т. Принцип работы самонастраивающейся системы СНС: Для системы задается некоторый функционал качва Qз который зависит от параметров системы и внешних воздействий. Q = Qмин СНС с использованием эталонной модели на основе принципа упря по отклонению рис. Б СНС по возмущению.
36304. Акт вопросы автоматизации в У экономикой 12.76 KB
  Акт вопросы автомции в У экономикой Современные темпы научнотехнического прогресса экономики передовых стран мира демонстрируют практику управления при которой приумножение национальных доходов обеспечивается за счёт интенсивных факторов и только на четверть за счёт экстенсивных. В сфере управления экономикой на всех административных уровнях необходимо более 5 млн. Использование современных технологий в различных сферах обеспечивает экономическую социальную научнотехническую эффективность и эффективность управления.
36305. Аналитические методы оптимизации работы хорошо определённых объектов 21.73 KB
  Хорошо определённые объекты это объекты модели которых достаточно точно формализованы известны параметры математических соотношений и формализована целевая функция. А записывают уравнение или систему уравнений модели объекта Yj= j=1m Б записывают выражение для целевой функции например сумму квадратов отклонений от заданного значения F= Yj заданное значение В из выражения для F исключают Y подстановкой уравнения модели получают формулу критерия оптимальности G= где...
36306. АСУТП широкополосных станов. Функции и структура 13.85 KB
  Нижний уровень ЛАпрограммируемые контроллеры ИМ и датчики а также ЭП. Второй уровень уровень оптимизации технологического процессаТП обеспечивающий анализ технологической информации и расчёт заданий для ЛА. Третий уровень уровень АСУП обеспечивающий расчёт графиков выполнения заказов очерёдности прокатки партий заготовок и связь со сложными АСУ других технологических процессов.
36307. Бесконтактные методы измерения температуры 13.64 KB
  Измерения температуры тел по их тепловому излучению производятся методами пирометрии а средства измерений температуры тел по тепловому излучению принято называть пирометрами излучения или просто пирометрами. Позволяют измерять темпру тел от 300 до 6000С При измерении температуры с помощью пирометров температурное поле объекта измерения не искажается так как измерение осуществляемое методами пирометрии излучения не требует непосредственного соприкосновения с телом какоголибо термоприемника. Методы измерения температур использующие...
36308. Виды комплексов и компонентов САПР. Программно- методический комплекс, программно-технический комплекс САПР, их разновидности 40.64 KB
  Виды комплексов и компонентов САПР. Программно методический комплекс программнотехнический комплекс САПР их разновидности. Комплексы средств автоматизированного проектирования это совокупность компонентов проектирования предназначенная для тиражирования и ориентированная на проектирование объектов определённого класса вида типа и выполнения унифицированных процедур в проектирующих или обслуживающих подсистемах САПР. Комплексы средств могут быть представлены одним из компонентов САПР или комбинированными САПР.
36309. Интегрированная система управления (СУ) 36.78 KB
  Интегрированная система управления СУ является иерархической многоуровневой. Разделение функционирования подсистем входящих в интегрированную систему управления по уровням обусловлено задачами решаемыми каждой из подсистем и в целом на предприятии. Рассмотрим разделение уровней в интегрированной системе управления предприятием и взаимосвязь выделенных уровней.Автоматизированная система управления предприятием обеспечивает административный персонал предприятия оперативной информацией о состоянии производства.