Номер 1, страница 101 - гдз по физике 7 класс учебник Башарулы, Тезекеев

1. С помощью динамометра определите силу притяжения каких-либо тел, находящихся в кабинете физики. Следует помнить, что предел измерения школьного динамометра – $4 \text{ Н}$.

1. Данное задание представляет собой лабораторную работу по определению силы притяжения (веса) тела с помощью динамометра. Сила притяжения, действующая на тело со стороны Земли, называется силой тяжести и вычисляется по формуле $F_{тяж} = m \cdot g$, где $m$ — масса тела, а $g$ — ускорение свободного падения (примерно $9.8 \text{ Н/кг}$). Когда тело неподвижно подвешено к динамометру, его вес $P$ уравновешивается силой упругости пружины динамометра. В этом случае вес тела численно равен силе тяжести ($P = F_{тяж}$), и динамометр показывает именно это значение.

Порядок выполнения работы:

1. Выберите в физическом кабинете объект, вес которого предположительно не превышает предел измерения школьного динамометра (4 Н). Поскольку $P = mg$, масса такого объекта не должна быть больше $m = P/g \approx 4 \text{ Н} / 9.8 \text{ Н/кг} \approx 0.408 \text{ кг}$ или примерно 400 г. Это может быть, например, пенал, набор грузов из лабораторного комплекта или небольшой лабораторный стакан.

2. Перед началом измерений осмотрите динамометр. Убедитесь, что в отсутствие нагрузки его указатель находится на нулевой отметке шкалы. Если это не так, проведите калибровку прибора, если его конструкция это позволяет.

3. Определите цену деления ($Ц.Д.$) шкалы динамометра. Для этого найдите два соседних штриха с числовыми значениями, вычтите из большего значения меньшее и разделите результат на количество делений (промежутков) между этими штрихами. Погрешность прямого измерения с помощью динамометра принимается равной половине цены деления ($\Delta P = Ц.Д. / 2$).

4. Аккуратно подвесьте исследуемый объект к крючку динамометра.

5. Удерживая динамометр в вертикальном положении, дождитесь, пока объект и указатель прибора перестанут колебаться и придут в состояние покоя.

6. Снимите показание со шкалы динамометра. Для точности считывания ваш глаз должен находиться на одном уровне с указателем прибора, чтобы избежать ошибки параллакса. Полученное значение — это и есть измеренная сила притяжения (вес) объекта $P_{изм}$.

7. Запишите окончательный результат измерения с учётом погрешности в стандартной форме: $P = (P_{изм} \pm \Delta P) \text{ Н}$.

Пример выполнения измерения:

В качестве примера измерим силу притяжения для набора из трёх лабораторных грузов, номинальная масса каждого из которых составляет 100 г.

Дано:

Количество грузов $n = 3$

Масса одного груза $m_1 = 100 \text{ г}$

Ускорение свободного падения $g \approx 9.8 \text{ Н/кг}$

Цена деления динамометра (предположим) $Ц.Д. = 0.1 \text{ Н}$

Перевод в систему СИ:

Общая масса грузов $m = n \cdot m_1 = 3 \cdot 100 \text{ г} = 300 \text{ г} = 0.3 \text{ кг}$

Найти:

Силу притяжения (вес) набора грузов $P$.

Решение:

1. Рассчитаем теоретическое значение веса грузов, чтобы убедиться, что оно находится в пределах измерения динамометра (до 4 Н):

$P_{теор} = m \cdot g = 0.3 \text{ кг} \cdot 9.8 \text{ Н/кг} = 2.94 \text{ Н}$.

Поскольку $2.94 \text{ Н} < 4 \text{ Н}$, измерение возможно.

2. Выполняем измерение, подвесив набор грузов к динамометру. Предположим, что указатель прибора установился на отметке $2.9 \text{ Н}$. Таким образом, измеренное значение веса: $P_{изм} = 2.9 \text{ Н}$.

3. Определим абсолютную погрешность измерения. При цене деления $Ц.Д. = 0.1 \text{ Н}$ погрешность равна:

$\Delta P = \frac{Ц.Д.}{2} = \frac{0.1 \text{ Н}}{2} = 0.05 \text{ Н}$.

4. Запишем окончательный результат измерения силы притяжения с учётом погрешности. Для корректной записи следует уравнять количество знаков после запятой у измеренного значения и погрешности:

$P = (P_{изм} \pm \Delta P) = (2.90 \pm 0.05) \text{ Н}$.

Полученное в ходе эксперимента значение силы притяжения ($2.90 \text{ Н}$) близко к теоретическому ($2.94 \text{ Н}$). Небольшое расхождение может быть связано с погрешностью самого динамометра, неточностью заявленной массы грузов или отличием местного ускорения свободного падения от среднего значения.

Ответ: Чтобы определить силу притяжения тела, необходимо подвесить его к крючку динамометра, дождаться установления равновесия и считать показание с его шкалы. Результат измерения следует записать с указанием абсолютной погрешности, которая для школьного динамометра обычно равна половине цены деления его шкалы. Например, для тела массой 300 г измеренная сила притяжения (вес) может составить $P = (2.90 \pm 0.05) \text{ Н}$.