Страница 215 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

№ 7 Градуирование пружины и измерение сил динамометром

Цель работы Проградуировать пружину, получить шкалу с заданной ценой деления и с помощью созданного динамометра измерить силы.

Приборы и материалы Динамометр, шкала которого закрыта бумагой (пружина на планшете с миллиметровой шкалой из набора «ГИА-лаборатория»), набор грузов массой 100 г каждый, штатив с муфтой и лапкой, линейка, груз неизвестной массы.

Указания к работе

1. Укрепите динамометр с закрытой шкалой в лапке штатива вертикально. Отметьте на бумаге штрихом начальное положение указателя — это будет нулевая отметка

2. Подвесьте к крючку динамометра последовательно один груз, два, три и четыре груза (рис. 198). Считайте, что на один груз действует сила тяжести, равная 1 Н. Положение указателя динамометра для каждого случая отметьте горизонтальным штрихом.

3. Снимите динамометр со штатива и оцифруйте горизонтальные штрихи, начиная с верхней, проставив числа 0, 1, 2, 3, 4. Выше полученной шкалы укажите обозначение единицы силы (Н).

4. С помощью линейки разделите расстояние между штрихами так, чтобы цена деления шкалы была равна 0,1 Н.

5. Измерьте проградуированным динамометром вес груза неизвестной массы.

6. Обработка результатов измерений. Запишите показания динамометра с учётом абсолютной погрешности измерений, равной цене деления шкалы динамометра.

Укрепите динамометр со закрытой шкалой в лапке штатива вертикально. Отметьте на бумаге штрихом начальное положение указателя — это будет нулевая отметка шкалы.

Закрепляем динамометр в лапке штатива в вертикальном положении так, чтобы его крючок был направлен вниз. На бумажной полоске, которая закрывает шкалу, отмечаем горизонтальным штрихом начальное положение указателя. Эта отметка соответствует нулевому значению силы, то есть состоянию, когда к динамометру не приложена нагрузка.

Ответ: На бумажной полоске отмечена нулевая отметка шкалы.

2. Подвесьте к крючку динамометра последовательно один груз, два, три и четыре груза (рис. 198). Считайте, что на один груз действует сила тяжести, равная 1 Н. Положение указателя динамометра для каждого случая отметьте горизонтальным штрихом.

К крючку динамометра последовательно подвешиваем грузы: сначала один, затем два, три и четыре. В условии указано, что на один груз действует сила тяжести, равная 1 Н. Масса одного груза составляет 100 г, что соответствует силе тяжести $F = mg = 0.1 \text{ кг} \cdot 9.8 \text{ Н/кг} = 0.98 \text{ Н}$. Для упрощения градуировки в данной лабораторной работе это значение округляется до 1 Н. После подвешивания каждого набора грузов (создавая силы 1 Н, 2 Н, 3 Н и 4 Н) отмечаем новое положение указателя на бумажной полоске соответствующим горизонтальным штрихом.

Ответ: На бумажной полоске отмечены штрихи, соответствующие силам 1 Н, 2 Н, 3 Н и 4 Н.

3. Снимите динамометр со штатива и оцифруйте горизонтальные штрихи, начиная с верхней, проставив числа 0, 1, 2, 3, 4. Выше полученной шкалы укажите обозначение единицы силы (Н).

Снимаем динамометр со штатива. Напротив отмеченных штрихов проставляем числовые значения. Напротив начальной (самой верхней) отметки ставим «0». Напротив следующей отметки (с одним грузом) ставим «1», затем «2», «3» и «4». Над всей полученной шкалой указываем единицу измерения силы — Н (ньютон).

Ответ: Получена проградуированная шкала динамометра с основными отметками от 0 до 4 Н.

4. С помощью линейки разделите расстояние между штрихами так, чтобы цена деления шкалы была равна 0,1 Н.

Берем линейку и измеряем расстояние между двумя соседними основными штрихами, например, между отметками «1» и «2». Это расстояние соответствует изменению силы на 1 Н. Чтобы получить цену деления 0,1 Н, необходимо разделить это расстояние на 10 равных частей ($1 \text{ Н} / 0.1 \text{ Н} = 10$). Наносим короткие промежуточные штрихи между всеми основными отметками, разделяя каждый интервал в 1 Н на 10 равных делений.

Ответ: Шкала динамометра разделена на более мелкие деления, цена деления теперь составляет 0,1 Н.

5. Измерьте проградуированным динамометром вес груза неизвестной массы.

Подвешиваем к крючку созданного динамометра груз неизвестной массы. Наблюдаем за положением указателя на новой шкале. Допустим, указатель остановился на третьем малом делении после основной отметки «2». Это означает, что к силе в 2 Н нужно прибавить три цены деления. Измеренный вес груза $P$ равен: $P = 2 \text{ Н} + 3 \cdot 0.1 \text{ Н} = 2.3 \text{ Н}$.

Ответ: Измеренный вес груза неизвестной массы составляет $P = 2.3 \text{ Н}$ (пример измерения).

6. Обработка результатов измерений. Запишите показания динамометра с учётом абсолютной погрешности измерений, равной цене деления шкалы динамометра.

Для записи результата измерения необходимо определить абсолютную погрешность. По условию, абсолютная погрешность $\Delta P$ принимается равной цене деления шкалы динамометра $C$.

Дано:

Измеренное значение веса: $P = 2.3 \text{ Н}$
Цена деления шкалы: $C = 0.1 \text{ Н}$

Найти:

Записать результат измерения веса $P$ с учётом абсолютной погрешности $\Delta P$.

Решение:

Абсолютная погрешность измерения равна цене деления шкалы:
$\Delta P = C = 0.1 \text{ Н}$.
Результат измерения записывается в виде $P_{изм} = P \pm \Delta P$.
Подставляя наши значения, получаем:
$P_{изм} = (2.3 \pm 0.1) \text{ Н}$.

Ответ: $P = (2.3 \pm 0.1) \text{ Н}$.