Instrukcje do eksperymentu z prawem Hooke'a
Cele eksperymentu:
– Badanie zależności między siłą a wzrostem długości sprężyny
– Określ stałą sprężystości
Narzędzia i materiały: sprężyny, ciężarki 50 gramowe (4), statyw, linijka
Podstawowa teoria:
Prawo Hooke'a głosi, że wartość siły jest wprost proporcjonalna do wzrostu długości sprężyny. Im większa siła działająca na sprężynę, tym większy wzrost jej długości. Stosunek wartości siły do wzrostu długości sprężyny jest stały. Prawo Hooke'a obowiązuje, gdy siła nie przekracza granicy sprężystości sprężyny. Prawo Hooke'a zostało zaproponowane przez Roberta Hooke'a (1635-1703).
Matematycznie prawo Hooke'a wyraża się równaniem: k = F / Δl. Gdzie: k = stała sprężystości, F = siła, Δl = wzrost długości sprężyny.
Międzynarodową jednostką siły jest niuton, międzynarodową jednostką długości jest metr, zatem międzynarodową jednostką stałej sprężystości jest niuton/metr (N/m).
Kroki eksperymentalne:
1. Złóż statyw tak, jak pokazano na rysunku.
2. Zawieś sprężynę na stojaku, a następnie przymocuj ciężarek o masie 50 gramów do jej dolnego końca. Zmierz długość sprężyny, obliczając jej długość 1 (10 ).
l 1 = ……… Centymetry.
3. Ponownie zawieś ładunek o wadze 50 gramów, a następnie zmierz długość sprężyny, przyjmując długość sprężyny 2 (l 2 ).
w = 0,5 niutona
Δl = l 2 – l 1 =………… centymetrów
k = w / Δl =………… N/cm
3. Ponownie zawieś ładunek o wadze 50 gramów, a następnie zmierz długość sprężyny, przyjmując długość sprężyny 3 (l 3 ).
w = 0,5 + 0,5 = 1 niuton
Δl = l 3 – l 1 = ………… centymetrów
k = w / Δl =………… N/cm
4. Ponownie zawieś ładunek o wadze 50 gramów, a następnie zmierz długość sprężyny, przyjmując długość sprężyny 4 (l 4 ).
w = 0,5 + 0,5 + 0,5 = 1,5 niutona
Δl = l 4 – l 1 = ………… centymetrów
k = w / Δl =………… N/cm
Dane i analiza danych:
Na podstawie wyników poprzedniego eksperymentu wyznaczono trzy stałe sprężystości. Oblicz średnią stałą sprężystości:
k = (k + k + k): 3 = …………… N/cm
Narysuj wykres zależności między siłą grawitacji (w) a wzrostem długości sprężyny (Δl)
Dyskusja:
– Jaki jest związek między siłą a wzrostem długości sprężyny? Jeśli siła jest większa, czy wzrost długości sprężyny będzie większy, stały, czy mniejszy?
– Czy stałe sprężystości są takie same? Jeśli nie, to dlaczego?
– Jaka jest średnia stała sprężystości otrzymana w wyniku eksperymentu?
Wniosek :
Podaj swoje wnioski.
