Travaux de laboratoire mesurant la rigidité élastique des miettes. Travail de laboratoire "détermination de la rigidité du ressort". Dessinez un système de coordonnées pour tracer la force élastique en fonction de l'allongement du ressort

Pour utiliser les aperçus de présentation, créez un compte Google et connectez-vous : https://accounts.google.com

Légendes des diapositives :

Travaux de laboratoire « Mesure de la rigidité des ressorts » Professeur de physique GBOU école secondaire n° 145 district Kalininsky de Saint-Pétersbourg Karabashyan M.V.

vérifier la validité de la loi de Hooke pour le ressort du dynamomètre et mesurer le coefficient de raideur de ce ressort. But du travail Équipement : Ensemble « Mécanique » du kit L-micro - trépied avec accouplement et pince, dynamomètre avec échelle scellée, jeu de poids de masse connue (50 g chacun), règle avec divisions millimétriques.

Questions préparatoires Qu'est-ce que la force élastique ? Comment calculer la force élastique exercée par un ressort lorsqu'une charge pesant m kg y est suspendue ? Qu’est-ce que l’allongement du corps ? Comment mesurer l’allongement d’un ressort lorsqu’une charge y est suspendue ? Qu'est-ce que la loi de Hooke ?

Précautions de sécurité Soyez prudent lorsque vous travaillez avec un ressort étiré. Ne laissez pas tomber ou ne jetez pas de charges.

Description du travail : D'après la loi de Hooke, le module F de la force élastique et le module x de l'allongement du ressort sont liés par la relation F = kx. En mesurant F et x, vous pouvez trouver le coefficient de rigidité k à l'aide de la formule

Dans chacune des expériences, la rigidité est déterminée à différentes valeurs de force élastique et d'allongement, c'est-à-dire que les conditions expérimentales changent. Par conséquent, pour trouver la valeur moyenne de rigidité, il est impossible de calculer la moyenne arithmétique des résultats de mesure. Utilisons une méthode graphique pour trouver la valeur moyenne, qui peut être appliquée dans de tels cas. Sur la base des résultats de plusieurs expériences, nous construirons un graphique de la dépendance du module de force élastique Fel sur le module d'allongement \x\. Lors de la construction d'un graphique basé sur les résultats de l'expérience, les points expérimentaux peuvent ne pas être sur la ligne droite, ce qui correspond à la formule F yпp =k\x\. Cela est dû à des erreurs de mesure. Dans ce cas, le graphique doit être tracé de manière à ce qu'à peu près le même nombre de points apparaissent des côtés opposés de la ligne droite. Après avoir construit le graphique, prenez un point sur la droite (dans la partie médiane du graphique), déterminez-en les valeurs de la force élastique et de l'allongement correspondant à ce point, et calculez la raideur k. Ce sera la valeur moyenne souhaitée de la raideur du ressort k moy.

1. Fixez l'extrémité du ressort hélicoïdal au trépied (l'autre extrémité du ressort a une flèche et un crochet). 2. À côté ou derrière le ressort, installez et fixez une règle avec des divisions millimétriques. 3. Marquez et notez la division de la règle en face de laquelle tombe la flèche du pointeur à ressort. 4. Accrochez une charge de masse connue au ressort et mesurez l'allongement du ressort provoqué par celle-ci. 5. Au premier poids, ajouter les deuxième, troisième, etc., en notant à chaque fois l'allongement x\ du ressort. Sur la base des résultats des mesures, remplissez le tableau AVANCEMENT DES TRAVAUX :

N° d'expérience m, kg mg, H x, m 1 0,1 2 0,2 ​​3 0,3 4 0,4

6. Dessinez les axes de coordonnées x et F, sélectionnez une échelle pratique et tracez les points expérimentaux résultants. 7. Évaluer (qualitativement) la validité de la loi de Hooke pour un ressort donné : les points expérimentaux sont-ils situés à proximité d’une droite passant par l’origine des coordonnées ? 8. Sur la base des résultats de mesure, tracez la dépendance de la force élastique sur l'allongement et, à l'aide de celle-ci, déterminez la valeur moyenne de la rigidité du ressort k moy. 9. Calculez la plus grande erreur relative avec laquelle la valeur de k cp 10 a été trouvée. Notez votre conclusion.

Questions du test : Comment s'appelle la relation entre la force élastique et l'allongement du ressort ? Le ressort du dynamomètre sous l'influence d'une force de 4 N allongé de 5 mm. Déterminez le poids de la charge sous l'action de laquelle ce ressort s'allonge de 16 mm.

Travaux de laboratoire.

Détermination du coefficient de rigidité du ressort.

Objectif du travail : En utilisant la dépendance expérimentale de la force élastique sur l'allongement absolu, calculez le coefficient de rigidité du ressort.

Équipement: trépied, règle, ressort, poids de 100 g.

Théorie. La déformation est comprise comme une modification du volume ou de la forme d'un corps sous l'influence de forces extérieures. Lorsque la distance entre les particules d'une substance (atomes, molécules, ions) change, les forces d'interaction entre elles changent. À mesure que la distance augmente, les forces attractives augmentent et à mesure que la distance diminue, les forces répulsives ont tendance à ramener le corps à son état d'origine. Les forces élastiques sont donc de nature électromagnétique. La force élastique est toujours dirigée vers la position d'équilibre et tend à ramener le corps à son état initial. La force élastique est directement proportionnelle à l’allongement absolu du corps.

La loi de Hooke: La force élastique qui apparaît lors de la déformation d'un corps est directement proportionnelle à son allongement (compression) et est dirigée à l'opposé du mouvement des particules corporelles lors de la déformation. , F contrôle = kΔx , Oùk-coefficient

rigidité [k] = N/m,Δ X = Δ L – module d'allongement du corps.

Le coefficient de rigidité dépend de la forme et de la taille de la carrosserie,

et aussi sur le matériel. Elle est numériquement égale à la force élastique

lors de l'allongement (compression) du corps de 1 m.

L'ordre des travaux.

1. Montez le dynamomètre sur un trépied.

2. Mesurez la longueur originale du ressort avec une règleL 0 .

3 . Suspendre une masse de 100 g.

4. Mesurez la longueur du ressort déformé avec une règleL. Déterminez l’erreur de mesure de la longueur :ΔƖ= 0,5 div*C 1 , OùAVEC 1 – prix de division de règle.

5. Calculer l'allongement du ressortΔх = Δ L = L – L 0 .

6. Une charge au repos par rapport à un ressort est sollicitée par deux éléments mutuellement compensés.forces : gravité et élasticitéF t = F contrôle (voir photo du haut)

7. Calculez la force élastique à l'aide de la formule, F contrôle = m g . Déterminez l'erreur dans la mesure de la force : Δ F = 0,5 div*S 2 , OùAVEC 2 – prix de la division dynamomètre.

8. Accrochez une charge pesant 200 g et répétez l'expérience selon les étapes 4 à 6.

9. Accrochez une charge pesant 300 g et répétez l'expérience selon les étapes 4 à 6.

10. Inscrivez les résultats dans le tableau.

11. Calculer la constante du ressort pour chaque mesureK= F contrôle /Δx et enregistrez ces valeurs dans le tableau. Déterminer la moyenneÀ Épouser

12. Déterminer l'erreur de mesure absolue Δ k = ( Δ F / F contrôle + ΔƖ /L) * À mesuré , Où Δ F – erreur de mesure de force,ΔƖ – erreur de mesure de longueur.

13. Sélectionnez un système de coordonnées et tracez la dépendance de la force élastiqueF contrôle de l'extension du ressort Δ L .

Tableau de mesure

p/p

Longueur initiale,L 0, m

Longueur finaleL, m

Allongement absolu ΔX 1 =Δ L = L – L 0, m

Force élastique,F ex. N

Coefficient de rigidité, K, N/m

14. Tirer une conclusion. Le coefficient de raideur du ressort obtenu à la suite des expériences peut s'écrire :k = k Épouser mesuré (chaque élève a son propre coefficient) ±Δ À (l'erreur est différente pour chacun).

Travaux de laboratoire en physique, 9e année Gendenshtein Orlov Progrès

1 - Fixez l'extrémité du ressort au trépied. Mesurez la hauteur à laquelle l'extrémité inférieure du ressort se trouve au-dessus de la table.

2 - Accrochez un poids de 100 grammes au ressort. Mesurez la hauteur à laquelle l'extrémité inférieure du ressort se trouve maintenant au-dessus de la table. Calculez l'allongement du ressort.

3 - Répéter les mesures en accrochant au ressort deux, trois et quatre poids de 100 grammes.

4 - Enregistrez les résultats dans un tableau.

5 - Dessinez un système de coordonnées pour tracer la force élastique en fonction de l'allongement du ressort.

7 - Déterminer comment la force élastique dépend de l'allongement du ressort.

Plus l'allongement du ressort est grand, plus la force élastique est grande, c'est-à-dire que plus le ressort s'étire longtemps, plus la force élastique est grande.

8 - A l'aide de la droite construite, trouver la raideur du ressort.

k = Fcontrôle /|x|
k = 4/0,1 = 40 H/m

9 - Déterminer si la raideur d'un ressort dépend de sa longueur, et si oui, comment elle évolue à mesure que la longueur du ressort diminue.

La rigidité du ressort ne dépend pas de l'extension de la longueur du ressort. Chaque ressort a k (rigidité du ressort) et il est constant, indépendant de Fcontrol et Δx

Travaux de laboratoire

"Détermination de la raideur du ressort"

But du travail : Détermination de la constante du ressort. Vérification de la validité de la loi de Hooke. Estimation de l'erreur de mesure.

Demande de service .

Un niveau de base de

Équipement : trépied avec accouplement et pied, jeu de poids de 100 g, dynamomètre à ressort, règle.

L0 F

L1 dans ce cas.

je= L0 - L1

kÉpouser.selon la formulekÉpouser=( k1 + k2 + k3 )/3

F,N

je,m

k,N/m

kÉpouser, N/m

6. Dessinez un graphique de la relationje ( F).

Niveau avancé

Équipement : trépied avec accouplement et pied, jeu de poids de 100 g, ressort, règle.

Montez le ressort sur un trépied et mesurez la longueur du ressortL0 en l'absence d'influence extérieure (F=0H). Enregistrez les résultats des mesures dans le tableau.

Accrochez une charge de 1 N au ressort et déterminez sa longueurL1 dans ce cas.

Trouver la déformation (allongement) du ressort à l'aide de la formuleje= L0 - L1 .Saisissez les résultats de mesure dans le tableau.

De même, trouvez l'allongement du ressort lors de la suspension de charges pesant 2 N et 3 N. Saisissez les résultats des mesures dans le tableau.

Calculer la moyenne arithmétiquekÉpouser.selon la formulekÉpouser=( k1 + k2 + k3 )/3

Estimer l'erreur ∆kpar la méthode de l’erreur moyenne. Pour ce faire, calculez le module de la différence│ kÉpouser- kje│=∆ kjepour chaque dimension

k = k Épouser ±∆ k

F,N

je,m

k,N/m

kÉpouser, N/m

∆k,N/m

∆kÉpouser, N/m

Niveau avancé

Équipement: trépied avec accouplement et pied, jeu de poids de 100 g, ressort, règle.

Montez le ressort sur un trépied et mesurez la longueur du ressortL0 en l'absence d'influence extérieure (F=0H). Enregistrez les résultats des mesures dans le tableau.

Accrochez une charge de 1 N au ressort et déterminez sa longueurL1 dans ce cas.

Trouver la déformation (allongement) du ressort à l'aide de la formuleje= L0 - L1 .Saisissez les résultats de mesure dans le tableau.

De même, trouvez l'allongement du ressort lors de la suspension de charges pesant 2 N et 3 N. Saisissez les résultats des mesures dans le tableau.

Calculer la moyenne arithmétiquekÉpouser.selon la formulekÉpouser=( k1 + k2 + k3 )/3

Calculer les erreurs relatives et l'erreur de mesure absolue∆ kselon des formules

ε F=(∆ F0 + FEt) / Fmaximum

ε je=(∆ je0 + jeEt) / jemaximum

ε k=ε F+ε je

∆k= εk* kÉpouser

Écrivez le résultat obtenu sous la formek = k moyenne ±∆ k

Dessiner un graphique de la relationje ( F).Formuler la signification géométrique de la rigidité.

F,N

je,m

k,N/m

kÉpouser, N/m

ε F

ε je

ε k

∆ k