Лабораторная работа "Измерение коэффициента жёсткости пружины"

Лабораторная работа № 1

Тема: Измерение коэффициента жесткости пружины и экспериментальная проверка закона Гука.

Теория

Соотношение между силой упругости и деформацией упругого тела, описываемое формулой F_упр = k∆l, открыл английский ученый Роберт Гук в 1660 году, поэтому это соотношение носит его имя и называется законом Гука.

Удлинение пружины в результате ее растяжения обозначается ∆l =l - l₀, где l₀ - начальная длина, l - длина растянутой пружины.

Коэффициент k называют жесткостью пружины. Чем жестче пружина, тем труднее ее растянуть, и тем большее значение будет иметь k.

Сила упругости растянутой пружины уравновешивает силу тяжести, действующую на груз, т.е.

F _упр = F_Т = mg = Р.

Порядок выполнения работы

1. В тетради запиши теорию по данной теме, используя план:

   1. сделать рисунок;

   2. ввести условные обозначения:

l

∆l

l – ……………………………………….

Δl = l-l₀ ………………………………….

F_упр-…………………………………….

mg - ……………………………………

k - ……………………………………….

1. Соберите установку эксперимента, закрепив пружину в лапке с муфтой.

2. Измерьте длину не деформированной пружины l₀ .

3. Подвесьте 1 груз, измерьте длину пружины с подвешенным грузом; рассчитайте удлинение; при помощи динамометра определите вес 1 груза.

4. Повторите действие п.4 для 2-х, 3-х грузов.

5. Рассчитайте коэффициент жесткости пружины для каждого случая, найдите среднее значение коэффициента жесткости пружины kср.

6. Найдите абсолютную и относительную погрешности для коэффициента жесткости пружины:

7. Δkср

8. Заполнить таблицу:

1. Постройте график зависимости F_упр(Δl), выбрав удобный масштаб, по графику определить вид приблизительной математической зависимости.

2. Записать вывод, основываясь на поставленную цель; записать рассчитанный коэффициент жесткости пружины с погрешностью в виде k=k_ср± Δk_ср.

Контрольные вопросы.

1. Когда возникает сила упругости?

2. Как найти удлинение пружины?

3. Как рассчитать жёсткость пружины?

4. Груз неподвижно висит на пружине. Что можно сказать в этом случае о силе тяжести груза и силе упругости пружины?

5. Чем является график зависимости силы упругости от удлинения пружины?

6. Каково направление силы упругости?

7. От чего зависит коэффициент жесткости? В каких единицах измеряется?