હૂકના કાયદાના પ્રયોગ માટેની સૂચનાઓ
પ્રયોગના ઉદ્દેશ્યો:
– બળ અને સ્પ્રિંગની લંબાઈમાં વધારા વચ્ચેના સંબંધની તપાસ કરવી
- વસંત સ્થિરાંક નક્કી કરો
સાધનો અને સામગ્રી: સ્પ્રિંગ્સ, ૫૦ ગ્રામ વજન (૪), ટ્રાઇપોડ, રૂલર
મૂળભૂત સિદ્ધાંત :
હૂકનો નિયમ જણાવે છે કે બળનું મૂલ્ય સ્પ્રિંગની લંબાઈમાં થતા વધારા સાથે સીધું પ્રમાણસર છે. સ્પ્રિંગ પર કાર્ય કરતું બળ જેટલું વધારે હશે, સ્પ્રિંગની લંબાઈમાં વધારો એટલો જ વધારે હશે. બળના મૂલ્ય અને સ્પ્રિંગની લંબાઈમાં થતા વધારાનો ગુણોત્તર અચળ રહે છે. જ્યારે બળ સ્પ્રિંગની સ્થિતિસ્થાપક મર્યાદા કરતાં વધુ ન હોય ત્યારે હૂકનો નિયમ લાગુ પડે છે. હૂકનો નિયમ રોબર્ટ હૂક (૧૬૩૫-૧૭૦૩) દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો હતો.
ગાણિતિક રીતે, હૂકનો નિયમ સમીકરણ દ્વારા વ્યક્ત થાય છે: k = F / Δl. જ્યાં: k = સ્પ્રિંગ સ્થિરાંક, F = બળ, Δl = સ્પ્રિંગ લંબાઈમાં વધારો.
બળનો આંતરરાષ્ટ્રીય એકમ ન્યૂટન છે, લંબાઈનો આંતરરાષ્ટ્રીય એકમ મીટર છે, તેથી સ્પ્રિંગ સ્થિરાંકનો આંતરરાષ્ટ્રીય એકમ ન્યૂટન/મીટર (N/m) છે.
પ્રાયોગિક પગલાં:
1. ચિત્રમાં બતાવ્યા પ્રમાણે ટ્રાઇપોડ એસેમ્બલ કરો.
2. સ્ટેન્ડ પર સ્પ્રિંગ લટકાવો અને પછી સ્પ્રિંગના નીચેના છેડા પર 50 ગ્રામ વજનનો સ્પ્રિંગ લગાવો. સ્પ્રિંગની લંબાઈને સ્પ્રિંગ લંબાઈ 1 (l o ) તરીકે માપો.
l ૧ = ……… સેન્ટીમીટર.
3. ફરીથી 50 ગ્રામનો ભાર લટકાવો, પછી સ્પ્રિંગની લંબાઈને સ્પ્રિંગ લંબાઈ 2 (l 2 ) તરીકે માપો.
w = 0,5 ન્યૂટન
Δl = l 2 – l 1 =………… સેન્ટીમીટર
k = w / Δl = ………… N/cm
3. ફરીથી 50 ગ્રામનો ભાર લટકાવો, પછી સ્પ્રિંગની લંબાઈને સ્પ્રિંગ લંબાઈ 3 (l 3 ) તરીકે માપો.
w = 0,5 + 0,5 = 1 ન્યૂટન
Δl = l 3 – l 1 = ………… સેન્ટીમીટર
k = w / Δl = ………… N/cm
4. ફરીથી 50 ગ્રામનો ભાર લટકાવો, પછી સ્પ્રિંગની લંબાઈને સ્પ્રિંગ લંબાઈ 4 (l 4 ) તરીકે માપો.
w = 0,5 + 0,5 + 0,5 = 1,5 ન્યૂટન
Δl = l 4 – l 1 = ………… સેન્ટીમીટર
k = w / Δl = ………… N/cm
ડેટા અને ડેટા વિશ્લેષણ:
પાછલા પ્રયોગના પરિણામોના આધારે ત્રણ સ્પ્રિંગ સ્થિરાંકો છે. સરેરાશ સ્પ્રિંગ સ્થિરાંકની ગણતરી કરો:
k = (k + k + k): 3 = ……………… N/cm
ગુરુત્વાકર્ષણ (w) અને સ્પ્રિંગ લંબાઈમાં વધારો (Δl) વચ્ચેના સંબંધનો ગ્રાફ દોરો.
ચર્ચા:
– બળ અને સ્પ્રિંગ લંબાઈમાં વધારા વચ્ચે શું સંબંધ છે? જો બળ વધારે હોય, તો શું સ્પ્રિંગ લંબાઈમાં વધારો વધારે, સ્થિર કે નાનો હશે?
– શું વસંત સ્થિરાંકો સમાન છે? જો નહીં, તો શા માટે?
– પ્રયોગ દ્વારા મેળવેલ સરેરાશ વસંત સ્થિરાંક શું છે?
નિષ્કર્ષ :
તમારો નિષ્કર્ષ જણાવો.
