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

71464. Создание цифрового ортофототрансформированного снимка 99.5 KB
  Принципиальная схема цифрового ортофототрансформированния снимков представлена на рис.8 Исходными материалами при цифровом ортофототрансформировании снимков служат: цифровое изображение исходного фотоснимка; цифровая модель рельефа в большинстве случаев используется...
71465. Внутреннее ориентирование снимка в системе координат цифрового изображения 113.5 KB
  Для определения параметров внутреннего ориентирования снимка измеряют координаты изображений координатных меток снимка в системе координат цифрового изображения oC xC yC. Если в результате фотограмметрической калибровки съемочной камеры были определены координаты координатных меток...
71466. Наблюдение и измерение цифровых изображений 3.72 MB
  Координаты центров пикселов в левой прямоугольной системе координат цифрового изображения оC xC уC .1 началом которой является левый верхний угол цифрового изображения определяются в так называемых пиксельных координатах единицей измерения в этом случае является пиксел.
71467. Назначение и области применения цифрового трансформирования снимков 27.5 KB
  В частном случае если при трансформировании снимков не учитывается влияние кривизны Земли и проекции карты на положение контуров трансформированное изображение представляет собой ортогональную проекцию местности на горизонтальную плоскость.
71470. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КООРДИНАТ ТОЧЕК ОБЪЕКТА ПО РАДИОЛОКАЦИОННЫМ ИЗОБРАЖЕНИЯМ 46.5 KB
  Ее положение в системе координат объекта OXYZ определяет вектор RM. Вектор D определяет положение той же точки относительно начала системы координат радиолокационной системы Sxyz. Вектор RS задает начало системы координат радиолокационной системы Sxyz в системе координат объекта.