Мета: за даними дослідів знайти відношення прикладеної до пружини сили до її видовження, тобто експериментально перевірити закон Гука і визначити жорсткість пружини; побудувати графік залежності видовження пружини від прикладеної до неї сили.

Обладнання: комп’ютер з підключенням до мережі Іnternet, лінійка, олівець, папір в клітинку (або міліметровий).

Короткі теоретичні відомості

Згідно із законом Гука, сила пружності F , що виникає під час деформації гуми, пропорційна її видовженню х: F_пр = k x. Коефіцієнт пропорційності k називають жорсткістю гуми. Якщо до гуми підвісити тягарець, то

сила пружності, яка виникне при розтягу гуми, дорівнюватиме силі тяжіння, що діє на тягарець: F_np = mg. Тому жорсткість гуми дорівнюватиме:

У цій роботі у кожному з дослідів жорсткість визначають для різних значень сили пружності й видовження, тобто умови досліду змінюються.

У такому разі для знаходження середнього значення величини жорсткості не можна обчислювати середнє арифметичне результатів кількох вимірювань. Тому використовують графічний спосіб визначення середнього значення.

За результатами кількох дослідів будують графік залежності модуля сили пружності F_np від модуля видовження | х |.

У побудованому за результатами досліду графіку всі експериментальні точки можуть не лежати на прямій, яка відповідає формулі F_пр = k | х | , що пов'язано з похибками вимірювання. У такому разі графік треба проводити так, щоб приблизно однакова кількість точок була з різних боків від прямої. Коли графік побудовано, досить узяти будь яку точку на прямій (у середній частині графіка), визначити за ним відповідні цій точці значення сили пружності та видовження і обчислити жорсткість k. Вона і буде шуканим середнім значенням жорсткості гуми k .

тому відносна похибка дорівнює сумі відносних похибок вимірювання маси, прискорення вільного падіння та видовження пружини:

Хід роботи

1. Запустіть симуляцію «Маси і пружини.» скориставшись посиланням https://phet.colorado.edu/sims/html/masses-and-springs/latest/masses-and-springs_uk.html

2. Перейдіть на вкладку «Лабораторія»

3. Встановіть будь-яку жорсткість пружини перетягуючи повзунок «Жорсткість пружини 1»

4. Виберіть позиції «Положення рівноваги» і «Рухома лінія»

5. Встановіть масу тягарця 50 г перетягнувши повзунок «Маса».

6. Підвісьте тягарець до пружини.

7. Зупиніть коливання пружини натиснувши кнопку «Стоп»

8. Виберіть інструмент «Лінійка» та виміряйте видовження гуми | х |.

9. Повторіть пункти 6,7,8 і 9 змінюючи масу тягарця через кожні 50 г. Результати вимірювань запишіть у таблицю.

10. Врахувавши, що сила пружності пружини дорівнює силі тяжіння, яка діє на тягарець рівні, порахуйте силу пружності прийнявши g=9,8 м/с².

13. Обчисліть найбільшу відносну похибку, з якою знайдено значення k_c

14. Результати вимірювань і обчислень запишіть у таблицю: