Лабораторная работа №6. «Исследование силы упругости»

Лабораторная работа №6.

«Исследование силы упругости».

Цель работы: изучение закона Гука.

Задачи работы:

исследовать зависимость силы упругости от удлинения пружины; вычислить жёсткость пружины лабораторного динамометра; оценить погрешность полученного результата.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, набор грузов, динамометр, линейка.

Ход работы:

Таблица измерений и результатов:

Число грузов	Масса груза	Величина деформации	Сила упругости
-	m	Δx	Fупр
	кг	м	Н
1	0,1	0,020	1,0
2	0,2	0,039	2,1
3	0,3	0,058	3,2
4	0,4	0,077	4,2

В лабораторной работе использовали грузы по 100 г. Цена деления динамометра 0,1 Н/дел. Закрепили на штативе лабораторный динамометр (см. рис. 1).

рис. 1

Подвесили к крючку динамометра один груз. Определили силу упругости и величину деформации пружины. Результаты измерений занесли в таблицу. Повторили ход действий, описанных в пункте 5 с двумя, тремя, четырьмя грузами. Исследовали зависимость силы упругости от удлинения пружины лабораторного динамометра. Для этого построили графическую зависимость силы упругости от величины деформации пружины лабораторного динамометра. Масштаб выбрали самостоятельно. При построении графика по результатам опыта экспериментальные точки не оказались на одной прямой, которая соответствует формуле . Это связано с погрешностями измерения. В этом случае график провели так, чтобы максимальное число экспериментальных точек оказалось на прямой или половина точек расположилась по одну сторону от прямой, другая - по другую.

Сформулировали вывод: величина силы упругости линейно зависит от величины деформации пружины лабораторного динамометра, что подтверждает закон Гука.

Рассчитали среднее значение жёсткости пружины лабораторного динамометра. Для этого на графике взяли точку (в средней части), определили для неё силу упругости (2,6 Н) и удлинение пружины (0,048 м).

Нашли отношение силы упругости к удлинению пружины это, и стало искомым средним значением жёсткости пружины .

Рассчитали максимальную относительную погрешность измерения жёсткости пружины.  Т. к. , то относительная погрешность . За абсолютную погрешность измерения длины и силы приняли цену деления линейки и динамометра соответственно – как в заданиях тестовой части на ЕГЭ по физике.

Нашли абсолютную погрешность Н/м ≈ 0,04∙54,17 Н/м ≈ 2,17 Н/м. Записали ответ в виде ⇒⇒ Построили графическую зависимость Fупр=f(Δx) в Microsoft Excel, используя мастер диаграмм с добавлением линии тренда, пересечением линейной зависимости в начале координат, указанием уравнения прямой и планок погрешностей:

Указали жёсткость пружины лабораторного динамометра из уравнения, описывающего величину силы упругости от величины деформации пружины лабораторного динамометра k=54,477 Н/м. Сравнили полученный результат с выражением, записанным в виде путём нанесения значения на интервал истинных значений жёсткости пружины лабораторного динамометра:

Сформулировали общий вывод по лабораторной работе:

исследовали зависимость силы упругости от удлинения пружины и экспериментально доказали справедливость закона Гука, т. е. линейную зависимость величины силы упругости от величины деформации пружины лабораторного динамометра; вычислили жёсткость пружины лабораторного динамометра ; оценили погрешность полученного результата; относительная погрешность составила ; мастер диаграмм в Microsoft Excel указал жёсткость пружины лабораторного динамометра k=54,477 Н/м, которая принадлежит интервалу истинных значений жёсткости пружины лабораторного динамометра.