ID: 00040299
Источник: ФИПИ
Собираем установку. Пружину № 1 подвешиваем к держателю штатива. Пока она пустая, отмечаем положение нижнего конца — по шкале пружины или по приложенной линейке. Затем подвешиваем сразу оба груза (№ 1 и № 2), даём пружине успокоиться и отмечаем новое положение нижнего конца. Отдельно взвешиваем эти же два груза динамометром № 2.
Что показывает жёсткость. Жёсткость $k$ — это «цена» растяжения: какую силу нужно приложить, чтобы вытянуть пружину на один метр. У тугой пружины жёсткость большая — она почти не поддаётся; у мягкой маленькая — от того же груза она растянется заметно сильнее.
Почему сила упругости равна весу грузов. Грузы висят неподвижно, значит силы на них уравновешены: пружина тянет вверх с той же силой, с какой Земля тянет вниз. Поэтому силу упругости отдельно измерять не нужно — достаточно узнать общий вес грузов динамометром.
Формула. Закон Гука: $F_{упр} = kx$, откуда $k = \dfrac{F_{упр}}{x} = \dfrac{P}{x}$.
Измерения. Вес двух грузов: $P = (P \pm 0{,}1)$ Н. Удлинение пружины: $x = (x \pm 2)$ мм — это разность двух отметок, а не полная длина пружины.
Расчёт. Переводим удлинение в метры и делим. Пусть $P = 2{,}0$ Н, а пружина удлинилась на $100$ мм $= 0{,}100$ м: $k = \dfrac{2{,}0}{0{,}100} = 20$ Н/м. Жёсткость измеряют в ньютонах на метр (Н/м).