הוראות לניסוי חוק הוק
מטרות הניסוי:
– חקירת הקשר בין כוח לבין הגדלת אורך הקפיץ
- קבע את קבוע הקפיץ
כלים וחומרים: קפיצים, משקולות 50 גרם (4), חצובה, סרגל
תיאוריה בסיסית:
חוק הוק קובע כי גודל הכוח הוא ביחס ישר לעלייה באורך הקפיץ. ככל שהכוח הפועל על הקפיץ גדול יותר, כך גדלה אורך הקפיץ. היחס בין גודל הכוח לעלייה באורך הקפיץ הוא קבוע. חוק הוק חל כאשר הכוח אינו עולה על גבול האלסטיות של הקפיץ. חוק הוק הוצע על ידי רוברט הוק (1635-1703).
מבחינה מתמטית, חוק הוק מתבטא במשוואה: k = F / Δl. כאשר: k = קבוע הקפיץ, F = כוח, Δl = עלייה באורך הקפיץ.
יחידת הכוח הבינלאומית היא ניוטון, יחידת האורך הבינלאומית היא מטר, לכן היחידה הבינלאומית של קבוע הקפיץ היא ניוטון/מטר (N/m).
שלבים ניסיוניים:
1. הרכיבו את החצובה כפי שמוצג בתמונה.
2. תלו קפיץ על מעמד ולאחר מכן חברו משקולת של 50 גרם לקצה התחתון של הקפיץ. מדדו את אורך הקפיץ כאורך קפיץ 1 (l o ).
l 1 = ……… סנטימטרים.
3. תלו שוב מטען של 50 גרם, לאחר מכן מדדו את אורך הקפיץ כאורך קפיץ 2 (l2 ).
w = 0,5 ניוטון
Δl = l² – l¹ = ………… סנטימטרים
k = w / Δl =……………… N/cm
3. תלו שוב מטען של 50 גרם, לאחר מכן מדדו את אורך הקפיץ כאורך קפיץ 3 (l3 ).
w = 0,5 + 0,5 = ניוטון אחד
Δl = l⁴ – l⁴ = ………… סנטימטרים
k = w / Δl =……………… N/cm
4. תלו שוב מטען של 50 גרם, לאחר מכן מדדו את אורך הקפיץ כאורך קפיץ 4 (l4 ).
w = 0,5 + 0,5 + 0,5 = 1,5 ניוטון
Δl = l⁴ – l⁴ = ………… סנטימטרים
k = w / Δl =……………… N/cm
נתונים וניתוח נתונים:
ישנם שלושה קבועי קפיץ המבוססים על תוצאות הניסוי הקודם. חשב את קבוע הקפיץ הממוצע:
k = (k + k + k) : 3 = ………………… N/cm
שרטטו גרף של הקשר בין כוח הכבידה (w) לבין העלייה באורך הקפיץ (Δl)
דיון:
– מהו הקשר בין הכוח לעלייה באורך הקפיץ? אם הכוח גדול יותר, האם העלייה באורך הקפיץ תהיה גדולה יותר, קבועה או קטנה יותר?
האם קבועי הקפיץ זהים? אם לא, מדוע?
מהו קבוע הקפיץ הממוצע שהתקבל בניסוי?
סיכום:
ציין את מסקנתך.
