Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00039936

Собираем установку. Пружину № 1 подвешиваем к держателю штатива. Рядом со шкалой пружины (или приложив линейку) отмечаем положение нижнего конца ненагруженной пружины. Затем подвешиваем груз № 1 и, когда пружина перестанет колебаться, отмечаем новое положение нижнего конца. Отдельно взвешиваем этот же груз динамометром № 2 — так узнаём его вес.

Почему так. Пока груз висит неподвижно, сила упругости растянутой пружины уравновешивает вес груза. Значит, сила упругости численно равна показанию динамометра. Жёсткость пружины показывает, какая сила нужна, чтобы растянуть её на один метр, — чем жёстче пружина, тем меньше она растягивается под тем же грузом.

Формула. Закон Гука: $F_{упр} = kx$, откуда $k = \dfrac{F_{упр}}{x}$. Так как $F_{упр} = P$, расчётная формула: $k = \dfrac{P}{x}$.

Измерения. Вес груза снимаем с динамометра: $P = (P \pm 0{,}1)$ Н. Удлинение — это разность длин пружины с грузом и без него, измеренная по шкале или линейкой: $x = (x \pm 2)$ мм. Важно: в формулу идёт именно удлинение (насколько пружина стала длиннее), а не полная длина пружины.

Расчёт. Переводим удлинение в метры и делим вес на удлинение. Пусть динамометр показал $1{,}0$ Н, а пружина удлинилась на $50$ мм $= 0{,}05$ м. Тогда $k = \dfrac{1{,}0}{0{,}05} = 20$ Н/м. Единица жёсткости — ньютон на метр (Н/м).