Pokyny na experiment s Hookeovým zákonom
Ciele experimentu:
– Skúmanie vzťahu medzi silou a zväčšením dĺžky pružiny
– Určenie tuhosti pružiny
Náradie a materiál: Pružiny, 50-gramové závažia (4 ks), statív, pravítko
Základná teória:
Hookeov zákon hovorí, že veľkosť sily je priamo úmerná zväčšeniu dĺžky pružiny. Čím väčšia je sila pôsobiaca na pružinu, tým väčší je zväčšenie dĺžky pružiny. Pomer veľkosti sily k zväčšeniu dĺžky pružiny je konštanta. Hookeov zákon platí, keď sila nepresiahne medzu pružnosti pružiny. Hookeov zákon navrhol Robert Hooke (1635-1703).
Matematicky sa Hookeov zákon vyjadruje rovnicou: k = F / Δl. Kde: k = konštanta pružiny, F = sila, Δl = zväčšenie dĺžky pružiny.
Medzinárodná jednotka sily je Newton, medzinárodná jednotka dĺžky je meter, preto je medzinárodná jednotka pružinovej konštanty Newton/meter (N/m).
Experimentálne kroky:
1. Zostavte statív podľa obrázka.
2. Zaveste pružinu na stojan a potom pripevnite 50-gramové závažie na spodný koniec pružiny. Zmerajte dĺžku pružiny ako dĺžku pružiny 1 (l o ).
l 1 = ……… Centimetrov.
3. Znova zaveste 50-gramové závažie a potom zmerajte dĺžku pružiny ako dĺžku pružiny 2 (l 2 ).
w = 0,5 Newtona
Δl = l2 – l1 = ………… Centimetrov
k = w / Al =………… N/cm
3. Znova zaveste 50-gramové závažie a potom zmerajte dĺžku pružiny ako dĺžku pružiny 3 (l 3 ).
w = 0,5 + 0,5 = 1 Newton
Δl = l3 – l1 = ………… Centimetre
k = w / Al =………… N/cm
4. Znova zaveste 50-gramové závažie a potom zmerajte dĺžku pružiny ako dĺžku pružiny 4 (l 4 ).
w = 0,5 + 0,5 + 0,5 = 1,5 Newtonov
Δl = l4 – l1 = ………… Centimetre
k = w / Al =………… N/cm
Dáta a analýza dát:
Na základe výsledkov predchádzajúceho experimentu existujú tri hodnoty tuhosti pružiny. Vypočítajte priemernú hodnotu tuhosti pružiny:
k = (k + k + k): 3 = …………… N/cm
Nakreslite graf vzťahu medzi gravitáciou (w) a zväčšením dĺžky pružiny (Δl).
Diskusia:
– Aký je vzťah medzi silou a zväčšením dĺžky pružiny? Ak je sila väčšia, bude zväčšenie dĺžky pružiny väčšie, konštantné alebo menšie?
– Sú konštanty pružiny rovnaké? Ak nie, prečo?
– Aká je priemerná pružinová konštanta získaná experimentom?
Záver:
Uveďte svoj záver.
