Задание 7, страница 215 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Домашние экспериментальные задания - страница 215.

Условие.

Задание 7

Исследование зависимости абсолютного удлинения резиновой нити от приложенной к ней силы

Цель: экспериментальное подтверждение закона Гука.

Порядок выполнения

1. Сделайте из пустого спичечного коробка чашку для грузов (монеты достоинством 5 рублей). Подвесьте сделанную чашку на резинке длиной около 20 см и отметьте нижний конец резинки карандашом (рис. 208).

2. Сделайте предположение о возможном результате исследования. Это будет ваша гипотеза.

3. Кладите в чашку поочерёдно по одной монете, каждый раз отмечая новую длину резинки. Сделайте не менее 4–5 измерений.

4. Постройте график зависимости деформации резинки от приложенной к ней силы. За единицу силы возьмите вес одной монеты, деформацию измеряйте в сантиметрах.

5. Сделайте вывод относительно искомой зависимости.

Рис. 208. К заданию 7

Решение.

2. Сделайте предположение о возможном результате исследования. Это будет ваша гипотеза.

Согласно закону Гука, сила упругости, возникающая в теле при деформации, прямо пропорциональна величине этой деформации. В нашем эксперименте приложенная сила (вес монет) уравновешивается силой упругости резиновой нити. Следовательно, можно выдвинуть гипотезу: абсолютное удлинение резиновой нити прямо пропорционально приложенной к ней силе. Это означает, что при увеличении числа монет (силы) в несколько раз, удлинение нити увеличится во столько же раз. Математически это можно выразить как $\Delta l \propto F$, где $\Delta l$ – абсолютное удлинение, а $\text{F}$ – приложенная сила.

Ответ: Гипотеза состоит в том, что абсолютное удлинение резиновой нити прямо пропорционально приложенной к ней силе.

3. Кладите в чашку поочерёдно по одной монете, каждый раз отмечая новую длину резинки. Сделайте не менее 4–5 измерений.

Для проверки гипотезы проведем измерения. Будем добавлять в чашку по одной монете и измерять удлинение резиновой нити. Вес одной монеты примем за 1 единицу силы. Результаты измерений представим в виде таблицы (используя гипотетические данные, которые можно получить в ходе эксперимента):

Таблица 1. Результаты измерений
Число монет (n), шт. | Сила (F), ед. силы | Удлинение ($\Delta l$), см
0 | 0 | 0
1 | 1 | 1,5
2 | 2 | 3,0
3 | 3 | 4,5
4 | 4 | 6,0

Ответ: Проведены измерения зависимости удлинения нити от количества монет, результаты представлены в таблице выше.

4. Постройте график зависимости деформации резинки от приложенной к ней силы. За единицу силы возьмите вес одной монеты, деформацию измеряйте в сантиметрах.

На основе данных из таблицы построим график зависимости удлинения ($\Delta l$) от приложенной силы ($\text{F}$). По оси абсцисс (горизонтальной оси) отложим значения силы в единицах (0, 1, 2, 3, 4), а по оси ординат (вертикальной оси) — значения удлинения в сантиметрах. Отметим на координатной плоскости точки с координатами, взятыми из таблицы: (0; 0), (1; 1,5), (2; 3,0), (3; 4,5), (4; 6,0). Проведя через эти точки линию, мы увидим, что они лежат на прямой, которая проходит через начало координат.

Ответ: График зависимости деформации (удлинения) резиновой нити от приложенной силы представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат, что свидетельствует о прямой пропорциональной зависимости между этими величинами.

5. Сделайте вывод относительно искомой зависимости.

Анализ полученного графика показывает, что зависимость абсолютного удлинения резиновой нити от приложенной силы является прямой пропорциональностью. Это означает, что во сколько раз увеличивается приложенная сила, во столько же раз увеличивается и удлинение нити. Таким образом, наш эксперимент подтверждает справедливость закона Гука для упругих деформаций резиновой нити в исследованном диапазоне сил. Математически эту зависимость можно выразить формулой $F_{упр} = k \cdot \Delta l$, где $F_{упр}$ — сила упругости, равная по модулю приложенной силе $\text{F}$, $\Delta l$ — абсолютное удлинение, а $\text{k}$ — коэффициент пропорциональности, называемый жесткостью.

Ответ: Вывод: абсолютное удлинение резиновой нити прямо пропорционально приложенной к ней силе, что соответствует закону Гука.