Лабораторные работы — с. 215
Лабораторная работа № 7. Градуирование пружины и измерение сил динамометром.
Цель работы. Проградуировать пружину, получить шкалу с заданной ценой деления и с помощью созданного динамометра измерить силы.
Приборы и материалы. Динамометр, шкала которого закрыта бумагой (пружина на планшете с миллиметровой шкалой из набора «ГИА-лаборатория»), набор грузов массой 100 г каждый, штатив с муфтой и лапкой, линейка, груз неизвестной массы.
Указания к работе.
1. Укрепите динамометр с закрытой шкалой в лапке штатива вертикально. Отметьте на бумаге штрихом начальное положение указателя — это будет нулевая отметка шкалы.
2. Подвесьте к крючку динамометра последовательно один груз, два, три и четыре груза (рис. 198). Считайте, что на один груз действует сила тяжести, равная 1 Н. Положение указателя динамометра для каждого случая отметьте горизонтальным штрихом. [на рисунке: штатив с лапкой, в которой вертикально закреплён динамометр; к его крючку подвешены грузы; рядом — набор грузов.]
3. Снимите динамометр со штатива и оцифруйте горизонтальные штрихи, начиная с верхней, проставив числа 0, 1, 2, 3, 4. Выше полученной шкалы укажите обозначение единицы силы (Н).
4. С помощью линейки разделите расстояние между штрихами так, чтобы цена деления шкалы была равна 0,1 Н.
5. Измерьте проградуированным динамометром вес груза неизвестной массы.
6. Обработка результатов измерений. Запишите показания динамометра с учётом абсолютной погрешности измерений, равной цене деления шкалы динамометра.
Цель работы. Проградуировать пружину, получить шкалу с заданной ценой деления и с помощью созданного динамометра измерить силы.
Приборы и материалы. Динамометр, шкала которого закрыта бумагой (пружина на планшете с миллиметровой шкалой из набора «ГИА-лаборатория»), набор грузов массой 100 г каждый, штатив с муфтой и лапкой, линейка, груз неизвестной массы.
Указания к работе.
1. Укрепите динамометр с закрытой шкалой в лапке штатива вертикально. Отметьте на бумаге штрихом начальное положение указателя — это будет нулевая отметка шкалы.
2. Подвесьте к крючку динамометра последовательно один груз, два, три и четыре груза (рис. 198). Считайте, что на один груз действует сила тяжести, равная 1 Н. Положение указателя динамометра для каждого случая отметьте горизонтальным штрихом. [на рисунке: штатив с лапкой, в которой вертикально закреплён динамометр; к его крючку подвешены грузы; рядом — набор грузов.]
3. Снимите динамометр со штатива и оцифруйте горизонтальные штрихи, начиная с верхней, проставив числа 0, 1, 2, 3, 4. Выше полученной шкалы укажите обозначение единицы силы (Н).
4. С помощью линейки разделите расстояние между штрихами так, чтобы цена деления шкалы была равна 0,1 Н.
5. Измерьте проградуированным динамометром вес груза неизвестной массы.
6. Обработка результатов измерений. Запишите показания динамометра с учётом абсолютной погрешности измерений, равной цене деления шкалы динамометра.
Ход работы (данные типичного опыта).
1. Динамометр закрепили вертикально, на бумаге против указателя без груза провели штрих — нулевую отметку.
2. Подвешивали по очереди 1, 2, 3 и 4 груза по 100 г; сила тяжести каждого груза 1 Н. Для каждого случая отметили положение указателя штрихом. Линейкой измерили расстояния от нулевого штриха: 1 Н — 2,4 см; 2 Н — 4,9 см; 3 Н — 7,3 см; 4 Н — 9,8 см. Растяжение почти пропорционально силе (около 2,45 см на каждый ньютон), как и должно быть по закону Гука.
3. Штрихи оцифровали сверху вниз: 0, 1, 2, 3, 4; над шкалой написали «Н».
4. Каждый промежуток между соседними числовыми штрихами (примерно 2,4–2,5 см) разделили линейкой на 10 равных частей. Получили шкалу с ценой деления 0,1 Н (между штрихами 1 Н и 2 Н десять делений по 0,1 Н). Абсолютная погрешность измерения равна цене деления: ΔF = 0,1 Н.
5. Подвесили груз неизвестной массы. Указатель остановился на расстоянии 6,1 см от нулевого штриха, то есть посередине между отметками 2 Н (4,9 см) и 3 Н (7,3 см): (6,1 − 4,9) / (7,3 − 4,9) = 1,2 / 2,4 = 0,5. Вес груза P = 2,5 Н.
6. Результат с учётом погрешности: P = (2,5 ± 0,1) Н. Поскольку вес неподвижного груза равен силе тяжести, масса груза m = P / g = 2,5 Н / (10 Н/кг) = 0,25 кг = 250 г (в пределах погрешности от 240 до 260 г).
Вывод. Пружину можно проградуировать, подвешивая грузы известного веса и отмечая положение указателя. Полученный самодельный динамометр с ценой деления 0,1 Н позволяет измерять силы от 0 до 4 Н с погрешностью 0,1 Н; вес неизвестного груза оказался (2,5 ± 0,1) Н. Выше 4 Н шкалой пользоваться нельзя, так как для больших нагрузок пропорциональность растяжения и силы не проверялась.
Оговорка: числовые значения получены для типичного оборудования и могут отличаться.
1. Динамометр закрепили вертикально, на бумаге против указателя без груза провели штрих — нулевую отметку.
2. Подвешивали по очереди 1, 2, 3 и 4 груза по 100 г; сила тяжести каждого груза 1 Н. Для каждого случая отметили положение указателя штрихом. Линейкой измерили расстояния от нулевого штриха: 1 Н — 2,4 см; 2 Н — 4,9 см; 3 Н — 7,3 см; 4 Н — 9,8 см. Растяжение почти пропорционально силе (около 2,45 см на каждый ньютон), как и должно быть по закону Гука.
3. Штрихи оцифровали сверху вниз: 0, 1, 2, 3, 4; над шкалой написали «Н».
4. Каждый промежуток между соседними числовыми штрихами (примерно 2,4–2,5 см) разделили линейкой на 10 равных частей. Получили шкалу с ценой деления 0,1 Н (между штрихами 1 Н и 2 Н десять делений по 0,1 Н). Абсолютная погрешность измерения равна цене деления: ΔF = 0,1 Н.
5. Подвесили груз неизвестной массы. Указатель остановился на расстоянии 6,1 см от нулевого штриха, то есть посередине между отметками 2 Н (4,9 см) и 3 Н (7,3 см): (6,1 − 4,9) / (7,3 − 4,9) = 1,2 / 2,4 = 0,5. Вес груза P = 2,5 Н.
6. Результат с учётом погрешности: P = (2,5 ± 0,1) Н. Поскольку вес неподвижного груза равен силе тяжести, масса груза m = P / g = 2,5 Н / (10 Н/кг) = 0,25 кг = 250 г (в пределах погрешности от 240 до 260 г).
Вывод. Пружину можно проградуировать, подвешивая грузы известного веса и отмечая положение указателя. Полученный самодельный динамометр с ценой деления 0,1 Н позволяет измерять силы от 0 до 4 Н с погрешностью 0,1 Н; вес неизвестного груза оказался (2,5 ± 0,1) Н. Выше 4 Н шкалой пользоваться нельзя, так как для больших нагрузок пропорциональность растяжения и силы не проверялась.
Оговорка: числовые значения получены для типичного оборудования и могут отличаться.