Номер 36, страница 115, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава III. Движение и взаимодействие тел. Параграф 14. Сила тяжести. Вес тела - номер 36, страница 115.

Условие.

36. Сделайте сами динамометр. Если не удастся найти пружину, возьмите бельевую резинку. В качестве груза известной массы можно использовать, например, пачку масла. Измерьте этим динамометром вес какого-либо тела — например, книги (можно положить это тело в лёгкий полиэтиленовый пакет).

Решение.

Для выполнения этого задания необходимо пройти три этапа: изготовить сам динамометр, откалибровать его с помощью эталонного груза и, наконец, измерить вес нужного тела.

1. Изготовление динамометра

Для создания простейшего динамометра понадобятся следующие материалы: пружина или бельевая резинка (упругий элемент), небольшая дощечка или плотный картон в качестве основания, скрепка для крючка и еще одна скрепка или кусочек проволоки для указателя.

Порядок сборки:

1. Закрепите один конец пружины (или резинки) в верхней части основания (дощечки или картона).
2. К нижнему концу пружины прикрепите крючок, который можно сделать, разогнув обычную канцелярскую скрепку.
3. Рядом с крючком закрепите указатель, который будет перемещаться вдоль основания.
4. Напротив указателя на основании прикрепите полоску бумаги — будущую шкалу прибора.
5. Отметьте на бумажной шкале начальное положение указателя, когда на крючке нет груза. Это будет нулевая отметка (0 Ньютонов).

Ответ: Самодельный динамометр готов к калибровке.

2. Калибровка динамометра

Для калибровки (нанесения шкалы) воспользуемся грузом известной массы. В задании предлагается пачка масла. Стандартная пачка масла имеет массу 200 г. Сначала рассчитаем вес этого груза, который будет действовать на пружину.

Дано:

Масса эталонного груза (масла): $m_{эт} = 200$ г

Ускорение свободного падения: $g \approx 9,8$ Н/кг

Перевод в СИ:

$m_{эт} = 200 \text{ г} = 0,2 \text{ кг}$

Найти:

Вес эталонного груза $P_{эт}$ - ?

Решение:

Вес тела вычисляется по формуле силы тяжести, действующей на него: $P = m \cdot g$, где $\text{m}$ – масса тела, а $\text{g}$ – ускорение свободного падения.

Подставим наши значения:

$P_{эт} = 0,2 \text{ кг} \cdot 9,8 \text{ Н/кг} = 1,96 \text{ Н}$

Теперь подвесим пачку масла на крючок нашего динамометра. Указатель опустится вниз под действием веса. Отметим новое положение указателя на шкале и подпишем это деление как 1,96 Н (для удобства можно округлить до 2 Н). Расстояние между нулевой отметкой и отметкой 1,96 Н соответствует весу 1,96 Н. Основываясь на законе Гука ($F_{упр} = k \cdot \Delta l$), можно считать, что удлинение пружины прямо пропорционально приложенной силе. Поэтому шкала будет равномерной. Разделив отрезок между 0 и 1,96 Н на равные части, можно нанести промежуточные деления (например, отметку для 1 Н).

Ответ: Динамометр откалиброван, его шкала размечена в ньютонах.

3. Измерение веса тела

Теперь измерим вес какого-либо тела, например, книги. Чтобы было удобно подвесить книгу, можно положить ее в легкий полиэтиленовый пакет и подвесить пакет на крючок динамометра. Массой самого пакета можно пренебречь.

Подвесив книгу, наблюдаем за указателем. Допустим, указатель остановился на отметке, соответствующей значению 3,5 Н по созданной нами шкале. Это и будет измеренный вес книги.

Зная вес книги, можно также оценить ее массу, используя обратную формулу: $m = \frac{P}{g}$.

Для нашего примера, если измеренный вес $P_{книги} = 3,5$ Н, то ее масса:

$m_{книги} = \frac{3,5 \text{ Н}}{9,8 \text{ Н/кг}} \approx 0,357 \text{ кг}$ или примерно 360 г.

Ответ: С помощью самодельного и откалиброванного динамометра был измерен вес книги. Процедура измерения заключается в подвешивании тела к динамометру и считывании показаний с его шкалы.