Закон Гука: жёсткость пружины
Создавайте известные силы на горизонтальной схеме пружины; измеряйте удлинение x, линейная аппроксимация F(x), находите k.
Цель работы
Определить коэффициент жёсткости пружины k по закону Гука F = k·x, записав пары «сила — удлинение» и аппроксимируя зависимость F от x.
Оборудование
- Пружина (горизонтальная схема)
- Калиброванная нагрузка (ползунок)
- Датчик удлинения (модель)
Теория
Для идеальной пружины в упругой области восстанавливающая сила пропорциональна удлинению от положения равновесия: F = k·x. График приложенной силы против удлинения даёт прямую через начало координат с наклоном k.
Ход работы
- Ознакомьтесь с теорией: вы будете менять приложенную силу F на горизонтальной пружине ползунком.
- Выберите силу и нажмите «Записать измерение». Симулятор фиксирует удлинение x (небольшой шум датчика).
- Повторите не менее чем для 6 разных сил, равномерно по диапазону — не скапливайте точки в одном конце.
- Проверьте линейную аппроксимацию F(x): наклон равен k.
- Сравните ваше k с эталонным значением в блоке результата и сформулируйте вывод.
Эксперимент
Вывод
Найденная жёсткость согласуется с эталонной в пределах допуска. Источники погрешности: конечное число ступеней нагрузки, шум измерения x и идеализация линейности пружины.