19. Зависимость удлинения резинок от величины нагрузки

Задание: возьмите несколько разных резинок, изготовьте из них простейшие весы и испытайте их. Постройте графики зависимости удлинения резинок от величины нагрузки.

Вопросы и задания:

  1. Изучите результаты исследований (см. табл. 1), которые были проведены в классе, ответьте на вопросы и выполните задания.
    Все резинки были изготовлены из одного материала, но отличались длиной (l01 = 50 см, l02 = 100 см, l03= 200 см). Третью резинку сложили вдвое, чтобы узнать, зависит ли удлинение от площади сечения (длина резинки, сложенной вдвое без нагрузки 100 см). Когда все грузы были сняты, то оказалось, что в результате испытаний резинки удлинились (появилась остаточная деформация).

    Таблица 1

    Масса груза m, гДлина резинки l1, см Длина резинки l2, см Длина резинки, сложенной вдвое l3, см
    100 56111102
    200 71139110
    300 87174120
    400 96190136
    500 99,5200147
    600 101,5205176

  2. Антон считает, что резинки плохие (не подчиняются закону Гука), т.к. при увеличении нагрузки длина резинки не увеличивается пропорционально. Например, при увеличении нагрузки в 5 раз (100 г –500 г) длина ни одной резинки даже приблизительно не увеличилась в 5 раз. Согласны ли вы с Антоном?
  3. По полученным данным составьте табл. 2 (сила упругости равна весу груза и рассчитывается по формуле Fупр = mg, где g = 10 Н/кг; удлинение D l = l - l0, где l0 - начальная длина резинки без нагрузки). Подчиняются ли резинки закону Гука?

    Таблица 2

    m, г Fупр, H Dl1, см Dl2,см Dl3,см





  4. По табл. 2 в одной системе координат (Fупр, Dl) постройте графики для всех трех резинок. Найдите средние жесткости резинок по таблице и по графикам.
    Сравните средние жесткости резинок и сделайте выводы: а) как зависит жесткость резинки от ее длины; б) как зависит жесткость резинки от площади поперечного сечения.
  5. Каким требованиям должен удовлетворять прибор для измерения силы?
  6. Проведите аналогичные исследования для других резинок (меняйте материал, длину, площадь сечения).
  7. Покажите на графике рис. 1 точки соответствующие точкам 4, 5 и 6 на рис. 2. Какому соединению одинаковых пружин на рис. 3 соответствуют эти графики?