Cwiczenie 19 (3).DOC

Wieteska Emilia                                                                       dnia 12.03.02r.

                                                                                                    WTŻ gr.10

P19. Wyznaczanie stałej sprężystości.

Celem mojego ćwiczenia jest wyznaczenie stałej sprężystości sprężyny.

    Prawo Hooka

   Gdy ciężar jest odchylony o x w górę bądź w dół od położenia równowagi, pojawia się niezrównoważona siła sprężystości F, proporcjonalna do x, z tego wynika następujący wzór:

                                           F=-kx

Gdzie stała k oznacza współczynnik sprężystości sprężyny zwany również stałą sprężystości, którego wyliczenie jest moim zadaniem na dzisiejszych ćwiczeniach. Natomiast znak ujemny wskazuje, że siła skierowana jest przeciwnie do kierunku przemieszczenia masy. Siła sprężystości powoduje, że masa porusza się w górę i w dół.

                Do wykonania ćwiczenia muszę mieć:

·        Interfejs Scence Workshop 700

·        Czujnik siły (Force Sensor)

·        Statyw, uchwyt do statywu

·        Uchwyt do sprężyny, sprężynę

·        Linijka

·        Masy i wieszak do mas (odważniki)

                          Wykonanie ćwiczenia:

I.     Przygotowanie komputera:

ü     Włączenie interfejsu i komputera

ü     Podłączenie czujnika siły do wejścia analogowego

ü     Uruchomienie systemu operacyjnego Windows i programu Science Workshop, otwieram w katalogu Library/Physics dokument X19_MASS.SWS.

ü     Ustawiam częstotliwość pomiaru na 5Hz

II.   Przygotowanie układu pomiarowego:

ü     Montuję pionowo sensor siły na statywie

ü     Zawieszam sprężynę na haku

ü     Na podziałce milimetrowej odczytuję położenie końca sprężyny(bez obciążenia).

* Położenie sprężyny bez odważnika      xo=0,2 cm

III.                        Rejestracja danych

Naciskam REC (w komputerze), następnie przycisk tarujący (znajdujący się z boku sensora siły), aby wyzerować wskazania. I obliczam wartość siły początkowej, bez odważnika.

                           Uzyskany pomiar:

          *Wartość siły początkowej                     F=0,023N

                Następnie umieszczam kolejno odważniki na sprężynie i odczytuje położenie końcowe (dla każdego kolejno umieszczanego odważnika), a później badam (przy pomocy komputera) wartość siły.

1)Po włożeniu pierwszego odważnika.

                                       Uzyskany wynik:

*położenie końcowe sprężyny            x=0,5 cm

*obliczam wartość wydłużenia sprężyny    ∆x=x-xo    ,  ∆x=0,5-0,2=0,3

*wartość siły       F= -0,130N

2)po włożeniu drugiego odważnika.

                                        Uzyskane wyniki:

*położenie końca sprężyny        x=2,5 cm

*wartość wydłużenia sprężyny   ∆x=2,5-0,2=2,3 cm

*wartość siły      F= -0,313N

3)Po włożeniu trzeciego odważnika.

                                        Uzyskane wyniki:

*położenie kończ sprężyny   x=5,1 cm

*wartość wydłużenia sprężyny   ∆x=5,1-0,2=4,9 cm

*wartość siły        F= -0,526N

4)Po włożeniu czwartej sprężyny.

                                        Uzyskane wyniki:

*położenie końca sprężyny    x=11,8 cm

*wartość wydłużenia sprężyny    ∆x=11,8-0,2=11.6 cm

*wartość siły    F= -0,984N

5)Po włożeniu piątej sprężyny.

                                        Uzyskane wyniki:

*położenie końca sprężyny   x=18,5 cm

*wartość wydłużenia sprężyny     ∆x=18,5-0,2=18,3 cm

*wartość siły    F=-1,442N

IV.                       Analiza danych.

Po wykonaniu obliczeń komputer wyświetla nam wykres i funkcję

                                          y=a1+a2x,

która najlepiej jest dopasowana do uzyskanych wyników doświadczenia.

WNIOSKI:

Wartość nachylenia (a2) najlepiej dopasowanej linii przedstawiającej zależność siły od wydłużenia jest równa stałej sprężystości k (ponieważ sensor siły rejestruje się jako wartość ujemna, uwzględniamy tylko wartość bezwzględną współczynnika a2)

              k=|a2|=7,77589

Stała sprężystości jest wielkością stałą (wykres jest linią prostą) i proporcjonalną do siły, a odwrotnie proporcjonalną do wychylenia.