Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00039893

Чего не хватает. Пружина и набор грузов — это только то, что деформируется и чем деформируют. Но исследовать надо связь двух величин: силы упругости и удлинения. Значит, нужно: штатив с держателем, чтобы пружину было к чему подвесить; линейка, чтобы измерять удлинение; динамометр, чтобы измерять вес грузов, то есть силу упругости.

Почему сила упругости равна весу грузов. Подвешенный груз висит неподвижно, значит силы на нём уравновешены: пружина тянет вверх ровно с той силой, с какой Земля тянет вниз. Поэтому силу упругости отдельно измерять не нужно — достаточно узнать вес подвешенных грузов динамометром.

Что такое «степень деформации». Это удлинение пружины $x$ — насколько она стала длиннее по сравнению с ненагруженным состоянием. В формулу идёт именно прирост длины, а не полная длина пружины: это самая частая ошибка.

Алгоритм действий.

• Закрепить пружину вертикально в штативе; линейкой отметить положение её нижнего конца без нагрузки.
• Подвесить один груз, дождаться, пока пружина перестанет колебаться, измерить новое положение нижнего конца и найти удлинение $x_1$ как разность отметок.
• Динамометром измерить вес подвешенного груза $P_1$ — это и есть сила упругости $F_1$.
• Повторить измерения с двумя грузами, затем с тремя — всего не менее трёх опытов.
• Занести все пары «удлинение — сила упругости» в таблицу.

Как обработать результаты. Посчитать в каждом опыте отношение $\dfrac{F_{упр}}{x}$ — все значения совпадут в пределах погрешности, и это будет жёсткость пружины $k$. Нагляднее построить график зависимости силы упругости от удлинения: точки лягут на прямую, проходящую через начало координат.

Вывод, который получится. Сила упругости прямо пропорциональна удлинению пружины: $F_{упр} = kx$ — это и есть закон Гука. Важно не перегружать пружину: за пределом упругости пропорциональность нарушается, и пружина перестаёт возвращаться в исходное состояние.