Номер 3, страница 66 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Перышкин

Глава 2. Взаимодействие тел. Параграф 30. Динамометр - номер 3, страница 66.

Решение.

Упражнение 24

1. На рисунке изображён прибор для измерения силы — динамометр. Определите цену деления его шкалы и запишите показание динамометра с учётом погрешности (она равна половине цены деления).

Решение:

1. Определение цены деления (ЦД).
Возьмём два соседних оцифрованных штриха на шкале, например, 10 Н и 20 Н. Разность значений между ними составляет $20 \text{ Н} - 10 \text{ Н} = 10$ Н. Между этими штрихами находится 2 деления (промежутка).
Цена деления равна отношению разности значений к количеству делений между ними:
$ЦД = \frac{20 \text{ Н} - 10 \text{ Н}}{2} = \frac{10 \text{ Н}}{2} = 5$ Н.

2. Определение показания динамометра.
Указатель динамометра находится на отметке, расположенной ровно посередине между 10 Н и 20 Н. Эта отметка соответствует значению $10 \text{ Н} + 1 \cdot ЦД = 10 \text{ Н} + 5 \text{ Н} = 15$ Н.

3. Запись результата с учётом погрешности.
Погрешность измерения ($\Delta F$) по условию равна половине цены деления:
$\Delta F = \frac{ЦД}{2} = \frac{5 \text{ Н}}{2} = 2.5$ Н.
Показание динамометра $\text{F}$ записывается в виде $F = (F_{изм} \pm \Delta F)$.
$F = (15 \pm 2.5)$ Н.

Ответ: Цена деления шкалы динамометра равна 5 Н. Показание динамометра с учётом погрешности: $(15 \pm 2.5)$ Н.

2. К пружине подвесили сначала грузик массой 102 г (рис. а), затем его заменили на грузик массой 204 г (рис. б). С какой силой растягивается пружина в каждом случае?

а)

Дано:

$m_1 = 102$ г
$g \approx 9.8$ Н/кг

Перевод в СИ:
$m_1 = 102 \text{ г} = 0.102 \text{ кг}$

Найти:

$F_1$ - ?

Решение:

Пружина растягивается под действием силы тяжести, действующей на грузик. Эта сила равна весу груза $\text{P}$. В состоянии равновесия сила, растягивающая пружину, равна силе тяжести, действующей на груз, которая находится по формуле $F = P = mg$.
$F_1 = m_1 \cdot g$
$F_1 = 0.102 \text{ кг} \cdot 9.8 \text{ Н/кг} = 0.9996 \text{ Н} \approx 1$ Н.

Ответ: Пружина растягивается с силой приблизительно 1 Н.

б)

Дано:

$m_2 = 204$ г
$g \approx 9.8$ Н/кг

Перевод в СИ:
$m_2 = 204 \text{ г} = 0.204 \text{ кг}$

Найти:

$F_2$ - ?

Решение:

Аналогично предыдущему случаю, сила, растягивающая пружину, равна весу второго грузика.
$F_2 = m_2 \cdot g$
$F_2 = 0.204 \text{ кг} \cdot 9.8 \text{ Н/кг} = 1.9992 \text{ Н} \approx 2$ Н.

Ответ: Пружина растягивается с силой приблизительно 2 Н.

• Исследуйте зависимость силы упругости от удлинения пружины.

Данное задание представляет собой описание лабораторной работы, целью которой является экспериментальная проверка закона Гука и построение графика зависимости силы упругости от удлинения пружины.

Ход работы:
1. Закрепить пружину в штативе в вертикальном положении.
2. Рядом с пружиной расположить измерительную линейку так, чтобы её нулевое деление совпадало с нижним концом пружины в недеформированном состоянии.
3. Подвесить к пружине один груз (например, массой 102 г из предыдущего задания). Сила упругости, возникающая в пружине, будет равна весу груза: $F_{упр1} = P_1 \approx 1$ Н. Измерить по линейке удлинение пружины $l_1$. Занести данные в таблицу.
4. Подвесить к пружине второй груз (общей массой 204 г). Сила упругости станет равна $F_{упр2} = P_2 \approx 2$ Н. Измерить новое удлинение $l_2$. Занести данные в таблицу.
5. Повторить эксперимент, добавляя грузы и каждый раз измеряя силу упругости (равную весу грузов) и соответствующее удлинение пружины.
6. По полученным данным построить график зависимости силы упругости $F_{упр}$ от удлинения $\text{l}$. По оси ординат откладывать силу в Ньютонах (Н), а по оси абсцисс — удлинение в сантиметрах (см).

Примерные результаты и график:
Предположим, что в ходе эксперимента были получены следующие данные:

Сила упругости, $F_{упр}$ (Н)	Удлинение, $\text{l}$ (см)
0	0
1.0	2.0
2.0	4.0
3.0	6.0

На основе этих данных можно построить график. График зависимости силы упругости от удлинения представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Это подтверждает закон Гука, согласно которому сила упругости прямо пропорциональна удлинению пружины ($F_{упр} = k \cdot l$).

Ответ: Для исследования зависимости силы упругости от удлинения пружины необходимо провести эксперимент, подвешивая к пружине грузы различной массы и измеряя соответствующее удлинение. По результатам измерений строится график, который в случае упругой деформации будет представлять собой прямую, выходящую из начала координат, что демонстрирует прямую пропорциональность между силой упругости и удлинением (закон Гука).