คำแนะนำสำหรับการทดลองกฎของฮุค
วัตถุประสงค์ของการทดลอง:
– การศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างแรงและการเพิ่มขึ้นของความยาวของสปริง
– กำหนดค่าคงที่ของสปริง
เครื่องมือและวัสดุ : สปริง, น้ำหนัก 50 กรัม (4), ขาตั้งกล้อง, ไม้บรรทัด
ทฤษฎีพื้นฐาน :
ฮูคุม ฮุค กฎของฮุคกล่าวว่า ขนาดของแรงแปรผันตรงกับความยาวของสปริงที่เพิ่มขึ้น ยิ่งแรงที่กระทำต่อสปริงมากเท่าใด ความยาวของสปริงก็จะยิ่งเพิ่มขึ้นมากเท่านั้น อัตราส่วนของขนาดของแรงต่อความยาวของสปริงที่เพิ่มขึ้นนั้นคงที่ กฎของฮุคใช้ได้เมื่อแรงไม่เกินขีดจำกัดความยืดหยุ่นของสปริง กฎของฮุคเสนอโดยโรเบิร์ต ฮุค (ค.ศ. 1635-1703)
ในทางคณิตศาสตร์ กฎของฮุคแสดงได้ด้วยสมการ: k = F / Δl โดยที่: k = ค่าคงที่ของสปริง, F = แรง, Δl = การเพิ่มขึ้นของความยาวของสปริง
หน่วยสากลของแรงคือ นิวตัน หน่วยสากลของความยาวคือ เมตร ดังนั้น หน่วยสากลของค่าคงที่สปริงคือ นิวตัน/เมตร (N/m)
ขั้นตอนการทดลอง:
1. ประกอบขาตั้งกล้องตามภาพที่แสดงในรูปภาพ
2. แขวนสปริงไว้บนขาตั้ง แล้วติดตุ้มน้ำหนัก 50 กรัมไว้ที่ปลายด้านล่างของสปริง วัดความยาวของสปริงเป็นความยาวสปริง 1 (l)o).
l1 = ……… เซนติเมตร
3. แขวนน้ำหนัก 50 กรัมอีกครั้ง แล้ววัดความยาวของสปริงเป็นความยาวของสปริง 2 (l)2).
w = 0,5 นิวตัน
Δl = l2 - ล1 =………… เซนติเมตร
k = w / Δl =………… N/ซม
3. แขวนน้ำหนัก 50 กรัมอีกครั้ง แล้ววัดความยาวของสปริงเป็นความยาวของสปริง 3 (l)3).
w = 0,5 + 0,5 = 1 นิวตัน
Δl = l3 - ล1 = ………… เซนติเมตร
k = w / Δl =………… N/ซม
4. แขวนน้ำหนัก 50 กรัมอีกครั้ง แล้ววัดความยาวของสปริงเป็นความยาวของสปริง 4 (l)4).
w = 0,5 + 0,5 + 0,5 = 1,5 นิวตัน
Δl = l4 - ล1 = ………… เซนติเมตร
k = w / Δl =………… N/ซม
ข้อมูลและการวิเคราะห์ข้อมูล:
จากผลการทดลองก่อนหน้านี้ได้ค่าคงที่สปริงอยู่ 3 ค่า จงคำนวณหาค่าคงที่สปริงเฉลี่ย:
k = (k + k + k) : 3 = …… N/ซม
วาดกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงโน้มถ่วง (w) และการเพิ่มขึ้นของความยาวสปริง (Δl)
การอภิปราย :
– ความสัมพันธ์ระหว่างแรงกับการเพิ่มขึ้นของความยาวสปริงเป็นอย่างไร? ถ้าแรงมากขึ้น ความยาวสปริงจะเพิ่มขึ้นมากขึ้น คงที่ หรือน้อยลง?
– ค่าคงที่สปริงเท่ากันหรือไม่? ถ้าไม่เท่ากัน เพราะเหตุใด?
– ค่าคงที่สปริงเฉลี่ยที่ได้จากการทดลองคือเท่าไร?
บทสรุป :
ระบุข้อสรุปของคุณ
