Appliquant la loi de Hooke Faites votre propre printemps échelle
Blessure mineure possible
La loi de Hooke dit que la force opposée d'un ressort est directement proportionnelle au montant par lequel le ressort est tendu. Avec quelle précision la loi de Hooke décrit le comportement des ressorts réels? ressorts peuvent être utilisés pour fabriquer des balances de précision pour peser des objets? Passer à l'action et découvrir par vous-même avec ce projet.
Le but de ce projet est d'étudier la loi de Hooke et de voir comment un ressort peut être utilisé pour peser des objets.
introduction
Dans certaines conditions, un ressort a une propriété intéressante qui a été découvert par le physicien Robert Hooke. La propriété est décrite par une équation maintenant connue comme la loi de Hooke. La loi de Hooke dit que la force de rappel (F) produite par le ressort est proportionnelle à la distance par laquelle le ressort a été allongé (x). Sous forme d'équation, la loi de Hooke ressemble à l'équation 1:
Tous ceux qui ont tendu un Slinky® un peu trop sait bien, si vous tirez le ressort trop loin, la loi de Hooke ne s'applique plus. La partie du ressort qui est trop étiré ne revient pas plus, parce que l'étirement est allé au-delà de la limite élastique du matériau de ressort. Lorsque cela se produit, le ressort se termine par un pli visible en général où l'étirement excessif a eu lieu. Donc, il y a certainement des conditions où la loi de Hooke ne s'applique pas.
Cette expérience est de vérifier si la loi de Hooke décrit avec précision l'étirement d'un ressort sur une certaine plage. Pouvez-vous étalonner un ressort puis l'utiliser pour peser des objets de masse inconnue? Essayez vous-même et découvrir.
Termes et concepts
- Printemps
- la loi de Hooke
- la force de rappel
- constante de ressort
- limite élastique
- Comment un ressort utilisé pour peser un objet? Pouvez-vous trouver des exemples concrets d'échelles de printemps?
- Qu'est-ce qui se passe quand un ressort est prolongé au-delà de sa limite élastique?
Bibliographie
Matériel et équipement
Pour ce faire cette expérience, vous aurez besoin des matériaux et équipements suivants:
Procédure expérimentale
- Pour calculer la variation de longueur, de soustraire la longueur moyenne du ressort sans poids (0 g) à partir de la longueur moyenne mesurée pour chacune des autres poids.
- Pour chaque ressort, faire un graphique de la variation de longueur du ressort (en cm, axe y) par rapport à la masse du poids suspendu au ressort (en g, axe x).
- Les élèves les plus avancés devraient représenter graphiquement la variation de la longueur du ressort (en cm, axe y) par rapport à la force du ressort (en newtons, x-axe). La force exercée sur le ressort en newtons peut être obtenue en multipliant la masse (en kg) par l'accélération due à la gravité: 9,8 m / s 2. Rappelons que pour convertir g de kg, il faut diviser par 1000.
- A partir de votre graphique, apparaît-il que votre ressort est suivant la loi de Hooke?
- Quelle est la constante de ressort (k) pour chaque ressort? Soyez prudent lorsque vous calculez cela. La constante de ressort est la pente d'un graphique de la force en fonction du déplacement, mais ce n'est pas ce que vous avez tracé à l'étape 5.
- Avec l'aide du graphique correspondant, pouvez-vous utiliser votre ressort pour mesurer le poids d'un autre objet? Accrocher un objet de poids inconnu du ressort, puis mesurer la variation de la longueur du ressort. Utilisez votre graphique pour déterminer à quel point l'objet doit peser. Vérifiez la précision de votre mesure est en pesant l'objet à l'échelle de la cuisine.
variations
- Pour une expérience plus avancée en utilisant un modèle mécanique à base ressort du genou humain, voir la Science Buddies projettent Deep Bends genou: La mesure du stress au genou avec un modèle mécanique.
- Lisez à propos de ressorts non linéaires dans le linéaire - ressorts Tutorial Nonlinear. Est-ce que l'information s'applique à vos résultats?
- Répétez l'expérience avec d'autres objets « extensibles » comme des bandes de caoutchouc. Comment vos résultats diffèrent-ils?
- Pouvez-vous trouver un moyen de faire l'expérience par squishing les ressorts (compression) au lieu de les étirer (tension)?
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