Οδηγίες για το πείραμα του νόμου του Hooke
Στόχοι του πειράματος:
– Διερεύνηση της σχέσης μεταξύ δύναμης και αύξησης του μήκους ενός ελατηρίου
– Προσδιορίστε τη σταθερά του ελατηρίου
Εργαλεία και Υλικά: Ελατήρια, βαρίδια 50 γραμμαρίων (4), τρίποδο, χάρακας
Βασική θεωρία:
Ο νόμος του Hooke δηλώνει ότι το μέγεθος της δύναμης είναι άμεσα ανάλογο με την αύξηση του μήκους του ελατηρίου. Όσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη που ασκείται στο ελατήριο, τόσο μεγαλύτερη είναι η αύξηση του μήκους του ελατηρίου. Ο λόγος του μεγέθους της δύναμης προς την αύξηση του μήκους του ελατηρίου είναι σταθερά. Ο νόμος του Hooke ισχύει όταν η δύναμη δεν υπερβαίνει το όριο ελαστικότητας του ελατηρίου. Ο νόμος του Hooke προτάθηκε από τον Robert Hooke (1635-1703).
Μαθηματικά, ο νόμος του Hooke εκφράζεται μέσω της εξίσωσης: k = F / Δl. Όπου: k = σταθερά ελατηρίου, F = δύναμη, Δl = αύξηση του μήκους του ελατηρίου.
Η διεθνής μονάδα μέτρησης της δύναμης είναι το Νιούτον, η διεθνής μονάδα μήκους είναι το μέτρο, επομένως η διεθνής μονάδα της σταθεράς του ελατηρίου είναι Νιούτον/μέτρο (N/m).
Πειραματικά βήματα:
1. Συναρμολογήστε το τρίποδο όπως φαίνεται στην εικόνα.
2. Κρεμάστε ένα ελατήριο σε μια βάση και στη συνέχεια στερεώστε ένα βάρος 50 γραμμαρίων στο κάτω άκρο του ελατηρίου. Μετρήστε το μήκος του ελατηρίου ως μήκος ελατηρίου 1 (l o ).
l 1 = ……… Εκατοστά.
3. Κρεμάστε ξανά ένα φορτίο 50 γραμμαρίων και, στη συνέχεια, μετρήστε το μήκος του ελατηρίου ως μήκος ελατηρίου 2 (l 2 ).
w = 0,5 Νιούτον
Δl = l2 – l1 = ………… Εκατοστά
k = w / Δl =………… N/cm
3. Κρεμάστε ξανά ένα φορτίο 50 γραμμαρίων και, στη συνέχεια, μετρήστε το μήκος του ελατηρίου ως μήκος ελατηρίου 3 (l 3 ).
w = 0,5 + 0,5 = 1 Νιούτον
Δl = l 3 – l 1 = ………… Εκατοστά
k = w / Δl =………… N/cm
4. Κρεμάστε ξανά ένα φορτίο 50 γραμμαρίων και, στη συνέχεια, μετρήστε το μήκος του ελατηρίου ως μήκος ελατηρίου 4 (l 4 ).
w = 0,5 + 0,5 + 0,5 = 1,5 Νιούτον
Δl = l 4 – l 1 = ………… Εκατοστά
k = w / Δl =………… N/cm
Δεδομένα και Ανάλυση Δεδομένων:
Υπάρχουν τρεις σταθερές ελατηρίου με βάση τα αποτελέσματα του προηγούμενου πειράματος. Υπολογίστε τη μέση σταθερά ελατηρίου:
k = (k + k + k) : 3 = …………… N/cm
Σχεδιάστε ένα γράφημα της σχέσης μεταξύ της βαρύτητας (w) και της αύξησης του μήκους του ελατηρίου (Δl)
Συζήτηση:
– Ποια είναι η σχέση μεταξύ της δύναμης και της αύξησης του μήκους του ελατηρίου; Εάν η δύναμη είναι μεγαλύτερη, η αύξηση του μήκους του ελατηρίου θα είναι μεγαλύτερη, σταθερή ή μικρότερη;
– Είναι οι σταθερές των ελατηρίων ίδιες; Αν όχι, γιατί;
– Ποια είναι η μέση σταθερά ελατηρίου που προκύπτει από το πείραμα;
Συμπέρασμα:
Διατυπώστε το συμπέρασμά σας.
