Цель работы:
Научиться градуировать пружину, получать шкалу с любой (заданной) ценой деления и с её помощью измерять силы.
Приборы и материалы:
Динамометр, шкала которого закрыта бумагой, набор грузов массой по 102 г, штатив с муфтой, лапкой и кольцом.
Указания к работе:
1.Прочитайте в учебнике § 30 "Динамометр".
2.Укрепите динамометр с закрытой шкалой вертикально в лапке штатива. Отметьте горизонтальной чертой начальное положение указателя динамометра, − это будет нулевая отметка шкалы.
3.Подвесьте к крючку динамометра груз, масса которого 102 г. На этот груз действует сила тяжести, равная 1 Н. С такой же силой груз растягивает пружину динамометра. Эта сила уравновешивается силой упругости, возникающей в пружине при её растяжении (деформации).
Новое положение указателя динамометра также отметьте горизонтальной чертой на бумаге.
Примечание. Грузы массой 102 г можно получить, прибавив 2 г (колечко из проволоки) к имеющимся грузам массой 100 г.
4. Затем подвешивайте к динамометру второй, третий, четвёртый грузы той же массы (102 г), каждый раз отмечая чёрточками на бумаге положение указателя (рис. 204).
5. Снимите динамометр со штатива и против горизонтальных чёрточек, начиная с верхней, проставьте числа 0,1,2,3,4... Выше числа 0 напишите: "ньютон".
6. Измерьте расстояния между соседними чёрточками. Одинаковы ли они? Почему (см. § 30)? На основании сделанного вывода скажите, с какой силой растянут пружину грузы массой 51 г; 153 г.
7. Не подвешивая к динамометру грузы, получите шкалу с ценой деления 0,1 Н.
8. Измерьте проградуированным динамометром вес какого−нибудь тела, например кольца от штатива, лапки штатива, груза.
9. Нарисуйте проградуированный динамометр.
рис. 204.
Ход работы.
Градуировка прибора − нанесение на его шкалу штрихов, с заданной ценой деления.
1. Укрепим динамометр с закрытой шкалой вертикально в лапке штатива. Отметьте горизонтальной чертой начальное положение указателя динамометра, − это будет нулевая отметка шкалы.
2. У нас есть грузы, имеющие известные массы, а соответственно — и известные веса. Начнем подвешивать грузы на пружины. Пружина начнёт растягиваться по закону Гука. Груз имеет массу 102 грамма, а значит, он будет растягивать нашу пружину с силой равной 1Н. Если увеличить эту массу в два раза, то на пружину будет действовать сила, равная 2Н. Постепенно добавляет грузы на пружину, она все больше и больше будет растягиваться. Наносим на шкалу штрихи перед каждым шагом добавления груза.
3. Снимем динамометр со штатива и против горизонтальных чёрточек, начиная с верхней, проставим числа 0,1,2,3,4... Выше числа 0 напишем: "ньютон". Мы получили динамометр с помощью которого можно измерить различные веса и силы.
4. Измерим расстояния между соседними чёрточками. Это расстояние одинаково, так как сила упругости пружины при растяжении прямо пропорциональна изменению длины пружины.
Так как груз массой 102 г растягивает пружину с силой 1 Н, то груз массой 51 г растянет пружину с силой 0,5 Н, груз массой 132 г растянет пружину с силой 1,5 Н.
5. Чтобы получить шкалу динамометра с ценой деления 0,1 Н, нужно расстояние между отметками 0 и 1; 1 и 2 и далее разделить на десять равных частей (при помощи линейки).
6. Измерим проградуированным динамометром вес лапки штатива.
7. Нарисуем проградуированный динамометр.
Рисунок. Проградуированный динамометр.
Вывод. В ходе данной лабораторной работы мы научились градуировать пружину, получать шкалу с любой (заданной) ценой деления и с её помощью измерять силы.