Экспериментальное задание, страница 101 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

Экспериментальное задание

Проведите испытание на разрыв швейных ниток разной толщины, одинаковой длины и одинаковой толщины, но разной длины. Обсудите полученные результаты с одноклассниками.

Для выполнения этого экспериментального задания необходимо провести два опыта, чтобы изучить, как прочность швейной нити на разрыв зависит от ее толщины и длины.

Испытание на разрыв швейных ниток разной толщины, одинаковой длины

Цель эксперимента: Определить, как толщина нити влияет на ее прочность на разрыв.

Оборудование: Несколько видов швейных ниток разной толщины (например, №10, №40), но из одного материала (например, хлопок или полиэстер); линейка; динамометр (пружинный или электронный); штатив с зажимом или другой способ надежно закрепить один конец нити.

Ход работы:
1. Отмерьте и отрежьте куски нитей разной толщины, но одинаковой длины (например, по 30 см).
2. Закрепите один конец самого толстого образца нити в штативе.
3. К другому концу нити прикрепите крючок динамометра.
4. Медленно и равномерно тяните динамометр вниз, наблюдая за его показаниями. Увеличивайте силу натяжения до тех пор, пока нить не порвется.
5. Зафиксируйте максимальное значение силы $F_{max}$, которое показал динамометр в момент разрыва. Это и есть предел прочности нити.
6. Повторите опыт 2-3 раза для нити этой же толщины, чтобы убедиться в повторяемости результата, и найдите среднее значение силы.
7. Проделайте те же действия (пункты 2-6) для более тонкой нити.

Наблюдения и выводы: В ходе эксперимента будет установлено, что для разрыва более толстой нити требуется приложить значительно большую силу, чем для разрыва тонкой. Прочность тела на разрыв определяется максимальной силой $F_{max}$, которую оно может выдержать. Эта сила прямо пропорциональна площади поперечного сечения тела $\text{S}$ и пределу прочности материала $\sigma_{п}$ (величина, характеризующая сам материал): $F_{max} = \sigma_{п} \cdot S$ Чем толще нить, тем больше площадь ее поперечного сечения $\text{S}$. Поскольку нити сделаны из одного материала, их предел прочности $\sigma_{п}$ одинаков. Следовательно, для разрыва более толстой нити требуется большая сила.

Ответ: Прочность швейной нити на разрыв зависит от ее толщины: чем толще нить, тем она прочнее и тем большую силу нужно приложить для ее разрыва.

Испытание на разрыв швейных ниток одинаковой толщины, но разной длины

Цель эксперимента: Выяснить, влияет ли длина нити на ее прочность на разрыв.

Оборудование: Катушка ниток одной толщины и одного материала; линейка; динамометр; штатив с зажимом.

Ход работы:
1. Отмерьте и отрежьте куски нитей одинаковой толщины, но разной длины (например, 15 см, 30 см и 45 см).
2. Возьмите самый короткий образец нити (15 см) и проведите с ним испытание на разрыв, как в предыдущем опыте: закрепите один конец, за другой тяните динамометром до разрыва и зафиксируйте максимальную силу $F_{max}$.
3. Повторите опыт 2-3 раза для этой длины и найдите среднее значение силы.
4. Проделайте те же действия (пункты 2-3) для нитей другой длины (30 см и 45 см).

Наблюдения и выводы: Сравнивая результаты для нитей разной длины, вы, скорее всего, обнаружите, что максимальная сила разрыва для всех образцов примерно одинакова. Небольшие различия в показаниях будут находиться в пределах погрешности измерений. Это объясняется тем, что прочность на разрыв, как было показано ранее, зависит от материала и площади поперечного сечения ($F_{max} = \sigma_{п} \cdot S$), а не от длины объекта. Длина влияет на абсолютное удлинение нити (насколько она растянется перед разрывом), но не на силу, при которой произойдет разрыв.
Для обсуждения с одноклассниками: теоретически, в более длинной нити больше вероятность наличия микродефекта или слабого места. По "теории слабого звена", разрыв происходит именно в самом слабом месте. Поэтому статистически у более длинных нитей предел прочности может быть немного ниже. Однако в условиях школьного эксперимента этот эффект, как правило, незаметен.

Ответ: Прочность швейной нити на разрыв (сила, необходимая для разрыва) не зависит от ее длины.