Жорсткість - це здатність деталі або конструкції протидіяти доданій до нього зовнішній силі, по можливості зберігаючи свої геометричні параметри. Основна характеристика жорсткості - коефіцієнт жорсткості.
Вам знадобиться
- - ресорна пружина;
- - вантажі з певною масою;
- - лінійка;
- - зошит для записів;
- - калькулятор.
Інструкція
1. Уявіть, що ви вирішили своїми руками спорудити вантажний візок для мотоцикла або автомобіля, щоб вивозити сміття з двору, привозити з поля врожай і так далі. Бажано, щоб візок був на ресорах. Якщо у вас є пружинні ресори, і ви знаєте їх коефіцієнт жорсткості, ви можете вирахувати, якої маси вантаж вони здатні нести. Коефіцієнт жорсткості також можна вирахувати досвідченим шляхом.
2. Різні пружини призначені для роботи на стиснення, розтягнення, кручення або вигин. У школі на уроках фізики дітей вчать визначати коефіцієнт жорсткості пружини, що працює на розтягнення. Для цього на штативі вертикально підвішується пружина у вільному стані. Один з учнів за допомогою лінійки заміряє її довжину. І результат записується в зошит як L 1 =...
3. Потім до нижнього кінця підвішується вантаж певної маси, наприклад, 0.1 кг. Він впливає на пружину, розтягуючи її, з силою 1Ньютон (1Н). Напарник вимірює отриману довжину розтягнутої пружини. Показування L 2, яке, природно, буде великим, також записується в зошит як L 2 =... Простою арифметичною дією L 2 - L 1 = є величина розтягнення L.
4. За законом Гука: F упр. = kL. Отже, щоб знайти коефіцієнт упругості (k), треба силу розтягнення пружини (F) розділити на величину подовження (L). k = F/L.
5. Щоб досвідченим шляхом визначити коефіцієнт упругості заготовленої вами для візка пружини, її треба буде стискати. Ця робота значно складніша за виконувану в шкільній лабораторії. По-перше, заміріть довжину пружини у вільному стані і запишіть результат (L 1).
6. Встановіть пружину вертикально в якусь гільзу, залишивши вільною невелику верхню частину. Візьміть певний вантаж, наприклад, гімнастичну гирю 16, 24 або 32 кг. Встановіть її на верхній торець пружини і позначте на гільзі або безпосередньо виміряйте лінійкою довжину стиснутої пружини (L 2). Обережно зніміть гирю.
7. Обчисліть значення L як різницю: L 1 - L 2. Будь ласка, вставте значення у вже відому формулу k = F/L. Підбирайте за формулою F = kL допустиму масу вантажу, що перевозиться, виходячи з величини стиснення пружини.