Номер 218, страница 60 - гдз по физике 7 класс сборник задач Исаченкова, Гладков

Это экспериментальная задача. Для ее решения необходимо провести измерения и вычисления, основанные на законе Гука.

Цель: Определить силу, которую нужно приложить к пружине динамометра, чтобы растянуть ее на $\Delta l = 4$ см.

Оборудование: штатив, динамометр, линейка.

Теоретическое обоснование:

Согласно закону Гука, сила упругости $F_{упр}$, возникающая при деформации пружины, пропорциональна ее удлинению $\Delta l$. Сила $\text{F}$, которую необходимо приложить для растяжения пружины, равна по модулю силе упругости:

$F = k \cdot \Delta l$

где $\text{k}$ — коэффициент жесткости пружины. Таким образом, задача сводится к двум шагам:

1. Экспериментальное определение коэффициента жесткости $\text{k}$ пружины динамометра.

2. Расчет искомой силы $\text{F}$ для заданного удлинения $\Delta l = 4$ см.

Ход выполнения работы:

1. Закрепите динамометр в штативе в вертикальном положении.

2. Рядом с динамометром установите линейку так, чтобы можно было измерять перемещение указателя динамометра. Запишите начальное положение указателя (или установите ноль линейки на уровне указателя).

3. Приложите к крючку динамометра силу, потянув за него вниз. Зафиксируйте по шкале динамометра значение приложенной силы $F_1$.

4. С помощью линейки измерьте удлинение пружины $\Delta l_1$, которое соответствует силе $F_1$.

5. Рассчитайте коэффициент жесткости пружины $\text{k}$ по формуле $k = \frac{F_1}{\Delta l_1}$.

6. Рассчитайте искомую силу $\text{F}$ для растяжения на $\Delta l = 4$ см по формуле $F = k \cdot \Delta l$.

Пример расчета:

Допустим, в ходе эксперимента было установлено, что при приложении силы $F_1 = 2,5$ Н пружина растянулась на $\Delta l_1 = 2,5$ см.

Дано:

$F_1 = 2,5 \text{ Н}$
$\Delta l_1 = 2,5 \text{ см}$
$\Delta l = 4 \text{ см}$

$\Delta l_1 = 2,5 \text{ см} = 0,025 \text{ м}$
$\Delta l = 4 \text{ см} = 0,04 \text{ м}$

Найти:

$\text{F}$

Решение:

1. Находим коэффициент жесткости пружины динамометра из данных эксперимента:

$k = \frac{F_1}{\Delta l_1} = \frac{2,5 \text{ Н}}{0,025 \text{ м}} = 100 \text{ Н/м}$

2. Зная коэффициент жесткости, вычисляем силу, необходимую для растяжения пружины на 4 см:

$F = k \cdot \Delta l = 100 \frac{\text{Н}}{\text{м}} \cdot 0,04 \text{ м} = 4 \text{ Н}$

Результаты, полученные в примере, являются иллюстративными. Точное значение зависит от жесткости пружины конкретного динамометра.

Ответ: для определения искомой силы необходимо сначала экспериментально найти коэффициент жесткости пружины динамометра $\text{k}$, измерив силу $F_1$ и соответствующее ей удлинение $\Delta l_1$ ($k = F_1 / \Delta l_1$). После этого искомая сила рассчитывается по формуле $F = k \cdot \Delta l$, где $\Delta l = 4$ см. В приведенном в решении числовом примере искомая сила равна 4 Н.