Закон Гука. Динамометр

Конспект по физике для 7 класса «Закон Гука. Динамометр». ВЫ УЗНАЕТЕ: Как формулируется закон Гука. Что такое коэффициент упругости пружины. Каким прибором измеряется сила. ВСПОМНИТЕ: Что такое сила? Каковы единицы силы? Что такое сила тяжести? Как рассчитать силу тяжести? Что такое сила упругости?

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Закон Гука. Динамометр

Английский физик Роберт Гук, современник И. Ньютона, в 1660 г. экспериментально установил, как зависит сила упругости от деформации.

ЗАКОН ГУКА

Проведём следующий опыт. К штативу подвесим пружину и измерим её длину. Пусть длина нерастянутой пружины равна l0. Если теперь к ней подвесить грузик, то пружина растянется и её длина станет равна l. Растяжение пружины равно Δl = ll0. Чем тяжелее грузик, тем сильнее растягивается пружина и тем больше значение Δl.ЗАКОН ГУКА

Каждый раз при подвешивании груза пружина растягивается до определённого состояния, после чего движение груза прекращается и система приходит в состояние равновесия. Это означает, что сила тяжести, действующая на груз, компенсируется силой упругости, возникающей в пружине. Сила тяжести определяется по формуле Fтяж = mg. Следовательно, чем больше масса груза, тем больше значение силы тяжести, действующей на него, и соответственно больше значение силы упругости, уравновешивающей её. Тщательные измерения в данном опыте показывают, что растяжение пружины прямо пропорционально значению силы упругости.

  Опыт подтверждает закон, названный в честь учёного, открывшего его, законом Гука: модуль силы упругости при растяжении (или сжатии) тела прямо пропорционален изменению длины тела. 

Коэффициент пропорциональности в законе Гука называют коэффициентом упругости тела (стержня, пружины и т. п.). Он зависит от формы и размеров тела, а также от материала, из которого оно изготовлено. Коэффициент упругости в СИ выражается в ньютонах на метр (Н/м).

УПРУГАЯ И ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИИ

Деформации, которые полностью исчезают, как только прекращается действие деформирующей силы, называют упругими. Деформации, которые не исчезают после прекращения действия деформирующей силы, называют пластическими. Если пружину растянуть, а затем отпустить, то она примет первоначальную форму. Но эту же пружину можно растянуть настолько, что после того, как её отпустят, она так и останется растянутой. Закон Гука справедлив только для упругой деформации, для пластических деформаций он не выполняется.

ДИНАМОМЕТР

Закон Гука лежит в основе действия прибора для измерения силы — динамометра (от греч. dinamis — сила и metron — мера). Принцип действия пружинного динамометра основан на сравнении любой силы с силой упругости пружины. На практике используют динамометры самого разного тина.

ГРАФИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗАКОНА ГУКА

Простейший пружинный динамометр (динамометр Бакушинского) состоит из пружины с двумя крючками, укреплённой на дощечке. Дощечка снабжена шкалой, а к нижнему концу пружины прикреплён указатель.

Построим график зависимости силы упругости от деформации пружины динамометра.

Для этого будем последовательно подвешивать к динамометру грузики определённой массы и измерять соответствующие значения силы упругости и растяжения пружины. Так как сила тяжести, действующая на тело массой 1 кг, равна 9,8 Н, то сила, равная 1 Н, будет действовать на тело, которое в 9,8 раза легче. Масса этого тела 102 г. Под влиянием силы тяжести, действующей на груз, пружина динамометра растягивается на Δl1 = 2,5 см. Нанесём на график соответствующую точку (зелёным цветом). Подвесим к крючку ещё один такой же груз и повторим описанный опыт. Суммарная масса груза в этом случае равна 204 г, а деформация — Δl2 = 5 см. Нанесём соответствующую точку на координатную плоскость. Проделаем аналогичные действия для трёх грузов. Можно увидеть, что все три точки лежат на одной прямой.

Как по графику определить значение коэффициента упругости пружины? По закону Гука k = Fупр / Δl. Если взять любую точку, лежащую на прямой, и определить её координаты, то на оси абсцисс мы получим значение Δl, а по оси ординат — значение Fупр. Поделив одно значение на другое, получим искомую величину.

Повторив описанный опыт с другой пружиной, получим график другой прямой (синего цвета), которая отличается от предыдущей углом наклона к оси абсцисс. Чем больше коэффициент упругости пружины, тем угол наклона больше.


Вы смотрели Конспект по физике для 7 класса «Закон Гука. Динамометр»: Как формулируется закон Гука. Что такое коэффициент упругости пружины. Каким прибором измеряется сила. Что такое сила? Каковы единицы силы? Что такое сила тяжести? Как рассчитать силу тяжести? Что такое сила упругости?

Вернуться к Списку конспектов по физике (В оглавление).

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *