97FEAB — Планирование и анализ эксперимента: ответ и решение

Дайте развернутый ответ.

Используя штатив с муфтой и лапкой, пружину 1, динамометр № 2 с пределом измерения, равным 5 Н, линейку, и набор из трёх грузов по 100 г каждый, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени растяжения пружины. Определите растяжение пружины, подвешивая к ней поочерёдно один, два и три груза. Для определения веса груза(-ов) воспользуйтесь динамометром. Абсолютную погрешность измерения растяжения пружины с помощью линейки принять равной ±2 мм, абсолютную погрешность измерения силы с помощью динамометра принять равной ±0,1 Н.

В бланке ответов:

1) сделайте рисунок экспериментальной установки, указав способы измерения удлинения пружины и силы упругости;

2) с учётом абсолютной погрешности укажите результаты измерения веса груза(-ов) и удлинения пружины для трёх случаев в виде таблицы (или графика);

3) сформулируйте вывод о зависимости силы упругости, возникающей
в пружине, от степени растяжения пружины.

СВОЙСТВА ЗАДАНИЯ

КЭС:

1.29 Практические работы. Измерение средней плотности вещества; архимедовой силы; жёсткости пружины; коэффициента трения скольжения; работы силы трения, силы упругости; средней скорости движения бруска по наклонной плоскости; ускорения бруска при движении по наклонной плоскости; частоты и периода колебаний математического маятника; частоты и периода колебаний пружинного маятника; момента силы, действующего на рычаг; работы силы упругости при подъёме груза с помощью неподвижного блока; работы силы упругости при подъёме груза с помощью подвижного блока

Тип ответа:

Развернутый ответ

Номер: 97FEAB

Статус задания: НЕ РЕШЕНО Изменить статус

Решение задания OGEPHYS97FEAB

Ответ: Измерить три пары (P, x); в упругой области F_упр = kx.

В условии перечислены приборы, но нет их показаний. Численный результат получают на выданной установке; готовые значения из другого опыта вместо измерений подставлять нельзя.
Пружину № 1 закрепим вертикально на штативе. Отметим положение нижнего конца без груза l₀. Грузы массой по 100 г подвешиваем по одному, затем по два и по три. После успокоения каждого набора измерим положение lᵢ и вычислим удлинение xᵢ = lᵢ − l₀. Вес каждого набора Pᵢ измерим динамометром № 2 с пределом 5 Н, проверив его нуль. Известные массы позволяют лишь дополнительно контролировать показания, а не отменяют требуемое прямое измерение веса.
В системе отсчёта штатива Oy направим вверх. На неподвижные грузы действуют сила упругости вверх и mg вниз: F_упр − mg = 0. При взвешивании P = mg, значит, F_упр = P. Закон Гука предсказывает F_упр = kx для одной и той же пружины в области упругости.
Таблицу заполним собственными числами. Столбцы: количество грузов, P в ньютонах, x в миллиметрах. Строки: 1 — (p₁ ± 0,1) Н и (x₁ ± 2) мм; 2 — (p₂ ± 0,1) Н и (x₂ ± 2) мм; 3 — (p₃ ± 0,1) Н и (x₃ ± 2) мм. Здесь pᵢ и xᵢ — численные результаты соответствующего опыта.
Сравним отношения Pᵢxᵢ после перевода миллиметров в метры или построим график F_упр(x). Ожидается рост силы при увеличении удлинения и приблизительно постоянное отношение: F_упр = kx. Вывод о пропорциональности подтверждаем согласованностью трёх пар с учётом погрешностей; одного слова «возрастает» для доказательства пропорциональности недостаточно.
Проверка: сравниваем удлинения, а не полные длины. Пружина и линейка остаются теми же, грузы не касаются стола, после снятия нагрузки пружина возвращается к l₀.

Планирование и анализ эксперимента: схема решения задания OGEPHYS97FEAB — Обозначения: Зависимость силы упругости от растяжения.

Помочь улучшить сайт

Напишите пожелание к сайту или решению либо сообщите о найденной неточности в задании OGEPHYS97FEAB.

Сообщение увидит только команда сайта: на странице оно не публикуется.

Задание OGEPHYS97FEAB: Планирование и анализ эксперимента

Решение задания OGEPHYS97FEAB

Помочь улучшить сайт

Комментарии к решению