Instruktioner för Hookes lagexperiment
Experimentets mål:
– Undersöka sambandet mellan kraft och ökningen av en fjäders längd
– Bestäm fjäderkonstanten
Verktyg och material: Fjädrar, 50 grams vikter (4), stativ, linjal
Grundläggande teori:
Hookes lag säger att kraftens storlek är direkt proportionell mot ökningen av fjäderns längd. Ju större kraften som verkar på fjädern, desto större är ökningen av fjäderns längd. Förhållandet mellan kraftens storlek och ökningen av fjäderns längd är en konstant. Hookes lag gäller när kraften inte överstiger fjäderns elasticitetsgräns. Hookes lag föreslogs av Robert Hooke (1635-1703).
Matematiskt uttrycks Hookes lag genom ekvationen: k = F / Δl. Där: k = fjäderkonstanten, F = kraften, Δl = ökningen av fjäderlängden.
Den internationella enheten för kraft är Newton, den internationella enheten för längd är meter, därför är den internationella enheten för fjäderkonstanten Newton/meter (N/m).
Experimentella steg:
1. Montera stativet enligt bilden.
2. Häng en fjäder på ett stativ och fäst sedan en 50 grams vikt i fjäderns nedre ände. Mät fjäderns längd som fjäderlängd 1 (l o ).
l 1 = ……… Centimeter.
3. Häng upp en 50 grams last igen och mät sedan fjäderns längd som fjäderlängd 2 (l 2 ).
w = 0,5 Newton
Δl = l² – l¹ = ………… Centimeter
k = w/Al =………… N/cm
3. Häng upp en 50 grams last igen och mät sedan fjäderns längd som fjäderlängd 3 (l 3 ).
w = 0,5 + 0,5 = 1 Newton
Δl = l⁴ – l⁴ = ……… Centimeter
k = w/Al =………… N/cm
4. Häng upp en 50 grams last igen och mät sedan fjäderns längd som fjäderlängd 4 (l 4 ).
w = 0,5 + 0,5 + 0,5 = 1,5 Newton
Δl = l⁴ – l⁴ = ……… Centimeter
k = w/Al =………… N/cm
Data och dataanalys:
Det finns tre fjäderkonstanter baserat på resultaten från föregående experiment. Beräkna den genomsnittliga fjäderkonstanten:
k = (k + k + k): 3 = ………………… N/cm
Rita ett diagram över förhållandet mellan gravitationen (w) och ökningen av fjäderlängden (Δl)
Diskussion:
– Vad är sambandet mellan kraft och ökningen av fjäderlängden? Om kraften är större, kommer ökningen av fjäderlängden att vara större, konstant eller mindre?
– Är fjäderkonstanterna desamma? Om inte, varför?
– Vilken är den genomsnittliga fjäderkonstanten som erhålls genom experimentet?
Slutsats:
Ange din slutsats.
