Hooke törvényének kísérlete

Hooke törvénye kísérleti utasítások

A kísérlet céljai:

– Az erő és a rugó hosszának növekedése közötti összefüggés vizsgálata
– Határozza meg a rugóállandót

Eszközök és anyagok: Rugó, 50 grammos teher (4), háromlábú állvány, vonalzó

Alapelmélet:

Hooke törvénye kimondja, hogy az erő nagysága egyenesen arányos a rugó hosszának növekedésével. Minél nagyobb az erő, amely a rugóra hat, annál nagyobb a rugó hossza. Az erő nagyságának és a rugó hosszának növekedésének aránya állandó. Hooke törvénye akkor érvényesül, amikor az erő nem haladja meg a rugó rugalmassági határát. Hooke törvényét Robert Hooke (1635-1703) javasolta.

Matematikailag Hooke törvényét a következő egyenlettel fejezhetjük ki: k = F / Δl. Ahol: k = rugóállandó, F = erő, Δl = a rugó hosszának növekedése.

Az erő nemzetközi mértékegysége Newton, a hossz nemzetközi mértékegysége a méter, ezért a rugóállandó nemzetközi mértékegysége Newton/méter (N/m).

Kísérleti lépések:

1. Szerelje össze az állványt a képen látható módon.

2. Akasszon fel egy rugót egy állványra, majd rögzítsen egy 50 grammos súlyt a rugó aljára. Mérje meg a rugó hosszát 1-es rugóhosszként (l_o).

l₁ = ……… Centiméter.

3. Akasszon fel ismét egy 50 grammos terhet, majd mérje meg a rugó hosszát a 2. rugó hosszának megfelelően (l₂).

w = 0,5 Newton

Δl = l₂ - l₁ =………… Centiméter

k = w / Δl =………… N/cm

3. Akasszon fel ismét egy 50 grammos terhet, majd mérje meg a rugó hosszát a 3. rugó hosszának megfelelően (l₃).

w = 0,5 + 0,5 = 1 Newton

Δl = l₃ - l₁ = ………… Centiméter

k = w / Δl =………… N/cm

4. Akasszon fel ismét egy 50 grammos terhet, majd mérje meg a rugó hosszát a 4. rugó hosszának megfelelően (l₄).

w = 0,5 + 0,5 + 0,5 = 1,5 Newton

Δl = l₄ - l₁ = ………… Centiméter

k = w / Δl =………… N/cm

Adatok és adatelemzés:

Az előző kísérlet eredményei alapján három rugóállandó létezik. Számítsd ki az átlagos rugóállandót:

k = (k + k + k): 3 = …………… N/cm

Rajzolj egy grafikont, amely a gravitáció (w) és a rugóhossz növekedése (Δl) közötti összefüggést ábrázolja!

Megbeszélés:

– Mi az összefüggés az erő és a rugóhossz növekedése között? Ha az erő nagyobb, akkor a rugóhossz növekedése nagyobb, állandó vagy kisebb lesz?

– Ugyanazok a rugóállandók? Ha nem, miért?

– Mekkora a kísérlet során kapott átlagos rugóállandó?

Következtetés:

Fogalmazd meg a következtetésedet.