Hooken lain kokeen ohjeet
Kokeen tavoitteet:
– Voiman ja jousen pituuden kasvun välisen suhteen tutkiminen
– Määritä jousivakio
Työkalut ja materiaalit: Jouset, 50 gramman painot (4), jalusta, viivain
Perusteoria:
Hooken lain mukaan voiman suuruus on suoraan verrannollinen jousen pituuden kasvuun. Mitä suurempi jouseen vaikuttava voima on, sitä suurempi on jousen pituus. Voiman suuruuden suhde jousen pituuden kasvuun on vakio. Hooken laki on voimassa, kun voima ei ylitä jousen kimmorajaa. Hooken lain esitti Robert Hooke (1635-1703).
Matemaattisesti Hooken laki ilmaistaan yhtälöllä: k = F / Δl. Jossa: k = jousivakio, F = voima, Δl = jousen pituuden kasvu.
Kansainvälinen voiman yksikkö on Newton, kansainvälinen pituuden yksikkö on metri ja siksi jousivakion kansainvälinen yksikkö on Newton/metri (N/m).
Kokeelliset vaiheet:
1. Kokoa jalusta kuvan mukaisesti.
2. Ripusta jousi jalustaan ja kiinnitä sitten 50 gramman paino jousen alapäähän. Mittaa jousen pituus jousen pituutena 1 (l0 ).
l 1 = ……… senttimetriä.
3. Ripusta 50 gramman kuorma uudelleen ja mittaa sitten jousen pituus jousen pituutena 2 (l2 ).
w = 0,5 Newtonia
Δl = l² – l¹ = ………… senttimetriä
k = w/Δl =………… N/cm
3. Ripusta 50 gramman kuorma uudelleen ja mittaa sitten jousen pituus jousen pituutena 3 (l3 ).
w = 0,5 + 0,5 = 1 Newton
Δl = l 3 – l 1 = ………… senttimetriä
k = w/Δl =………… N/cm
4. Ripusta 50 gramman kuorma uudelleen ja mittaa sitten jousen pituus jousen pituutena 4 (l4 ).
w = 0,5 + 0,5 + 0,5 = 1,5 Newtonia
Δl = l 4 – l 1 = ………… senttimetriä
k = w/Δl =………… N/cm
Data ja data-analyysi:
Edellisen kokeen tulosten perusteella on olemassa kolme jousivakiota. Laske keskimääräinen jousivakio:
k = (k + k + k): 3 = …………… N/cm
Piirrä kuvaaja painovoiman (w) ja jousen pituuden kasvun (Δl) välisestä suhteesta.
Keskustelu:
– Mikä on voiman ja jousen pituuden kasvun välinen suhde? Jos voima on suurempi, onko jousen pituuden kasvu suurempi, vakio vai pienempi?
– Ovatko jousivakiot samat? Jos eivät, niin miksi?
– Mikä on kokeessa saatu keskimääräinen jousivakio?
Johtopäätös:
Kerro johtopäätöksesi.
