Лабораторная работа *Определение жесткости пружины*

Лабораторная работа.

Определение коэффициента жесткости пружины.

Цель работы: используя экспериментальную зависимость силы упругости от абсолютного удлинения, вычислить коэффициент жёсткости пружины.

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

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 притяжения, 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, F_упр = кΔх, где k – коэффициент

жесткости [k] = Н/м, Δх = ΔL – модуль удлинения тела.

Коэффициент жесткости зависит от формы и размеров тела,

а также от материала. Он численно равен силе упругости

при удлинении (сжатии) тела на 1 м.

Порядок выполнения работы.

1. Закрепить динамометр в штативе.

2. Измерить линейкой первоначальную длину пружины L₀.

3. Подвесить груз массой 100 г.

4. Измерить линейкой длину деформированной пружины L. Определить погрешность измерения длины: ΔƖ= 0,5дел*С₁, где С₁ – цена деления линейки.

5. Вычислить удлинение пружины Δх = ΔL = L – L₀.

6. На покоящийся относительно пружины груз действуют две компенсирующие друг друга силы: тяжести и упругости F_{т =} F_упр (смотри верхний рисунок)

7. Вычислить силу упругости по формуле, F_упр=mg. Определить погрешность измерения силы: ΔF= 0,5дел*С₂, где С₂ – цена деления динамометра.

8. Подвесить груз массой 200 г и повторить опыт по пунктам 4-6.

9. Подвесить груз массой 300 г и повторить опыт по пунктам 4-6.

10. Результаты занести в таблицу.

11. Вычислите коэффициент жесткости пружины для каждого измерения К= F_упр / Δx и запишите в таблицу эти значения. Определите среднее значение К_ср

12. Определите абсолютную погрешность измерения Δ к = (ΔF/ F_упр + ΔƖ / L) * к _{измеренное}, где ΔF – погрешность измерения силы, ΔƖ – погрешность измерения длины.

13. Выбрать систему координат и построить график зависимости силы упругости F_упр от удлинения пружины ΔL.

Таблица измерения

14. Сделайте вывод. Полученный в результате опытов коэффициент жесткости пружины можно записать: к = к_{ср измеренное} (у каждого ученика свой коэффициент) ± Δ к (для всех разная погрешность).