Νόμος του Hook

Γουρζής Στάθης – ΦυσικόςΣυνεργάτης ΕΚΦΕ Λευκάδος 2008 – 2011Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών 2ου Λυκείου Λευκάδος

( Εργαστηριακός οδηγός Φυσικής Β΄ Γυμνασίου– σελ. 32 )

( Εργαστηριακός οδηγός Φυσικής Β΄ Γυμνασίου– σελ. 32 )

Στο εργαστήριό μας θα κατασκευάσουμε μια διάταξη, που θα μας βοηθήσει να μελετήσουμε την συμπεριφορά ενός ελατηρίου με την ακρίβεια του Multilog…

Βάση στήριξης

Σφιγκτήρας

Μεγάλη ράβδος

Μικρή ράβδος

Σύνδεσμος Άγκιστρο

Βάση στήριξης για τον νόμο του Hook

Ράβδοι για τον νόμο του Hook

Χάρακας 1 m

Υποδεκάμετρο

Σφιγκτήρας

Ασφαλίζουμε καλά τις βάσεις στήριξης, και λόγω του βάρους που θα αναρτήσουμε και λόγω πρόληψης της απροσεξίας κάποιων …

Ευθυγραμμίζουμε το άγκιστρο με την αρχή του χάρακα, για να μας διευκολύνει μελλοντικά στις μετρήσεις μας …

Θα χρησιμοποιήσουμε τον αισθητήρα της δύναμης του Multilog, αναρτημένο στο κάτω μέρος του μπλε ελατηρίου, που βρίσκεται στο σετ με τα ελατήρια της Μηχανικής…

… ακόμα θα χρειαστούμε τις μικρές μάζες των 50, 100, 150 και 200 g …

Συνδέουμε τον αισθητήρα, πριν ανοίξουμε το Multilog …

Από το κουμπί “Sensors” πατάμε μέχρι να εμφανιστεί το “Force” και στο “Range” βλέπουμε «0 – 20 » Ν …

Ανοίγουμε το πρόγραμμα Multilab …

Ρυθμίζουμε τον αισθητήρα της δύναμης …

… και τις μετρήσεις που θα πάρουμε …

Από το μενού «Βαθμονόμηση αισθητήρων» ρυθμίζουμε σε «Δύναμη , Έλξη», επειδή εξ’ ορισμού είναι στο «Δύναμη , Ώθηση» …

Θα θεωρήσουμε σαν σημείο μηδέν τα 29 cm του ξύλινου χάρακα, που «βλέπουμε» με την βοήθεια του υποδεκάμετρου, από το κάτω μέρος του αισθητήρα της δύναμης …

… πατάμε το “Samples” για να ξεκινήσουμε τις επόμενες μετρήσεις…

Πατάμε το κουμπί της έναρξης και …

Η πρώτη ένδειξη είναι ο αισθητήρας χωρίς καμία μάζα αναρτημένη … …

Βάζουμε πρώτα την μάζα των 50 g και πατάμε το “Samples” για να μετρήσει το Multilog …

… ενώ μετράμε και με το υποδεκάμετρο την ένδειξη στο χάρακα, εδώ είναι στα 33 cm …

Εδώ θα σχολιάσουμε λίγο την μέτρηση του Multilog …

Η μάζα των 50 g έχει βάρος Β = m . g , όπου g περίπου ίσο με 10 m / s2 ,άρα το Β θα πρέπει να είναι περίπου Β = 0,05 Χ 10 = 0,5 Ν και όχι περίπου 1 Ν, όπως φαίνεται εδώ …

Επειδή στη συνέχεια των μετρήσεων αυξάνουμε την μάζα πάντα κατά 50 g κάθε φορά και το Multilog μετρά πάντα X 2, θεωρούμε ότι αυτό δεν θα επηρεάσει την αναλογία των υπολογισμών μας, ή με άλλα λόγια την γραμμικότητα των αποτελεσμάτων, όπως θα δείξουμε παρακάτω …

Παρατηρούμε ότι μετρά το διπλάσιο βάρος από αυτό που κανονικά περιμέναμε …

Τώρα βάζουμε δύο μάζες των 50 g, πατάμε πάλι το “Samples” για να μετρήσει το Multilog …

… ενώ μετράμε και με το υποδεκάμετρο την ένδειξη στο χάρακα, εδώ είναι στα 37 cm …

Η διαφορά στα + 50 g είναι σχεδόν 1 Ν …

Τώρα βάζουμε μάζες των 150 g, πατάμε πάλι το “Samples” και …

… μετράμε και με το υποδεκάμετρο την ένδειξη στο χάρακα, και εδώ είναι στα 41 cm …

Όταν βάζουμε μάζες των 200 g, και πατάμε το “Samples” έχουμε τα παρακάτω αποτελέσματα …

… μετράμε με το υποδεκάμετρο την ένδειξη στο χάρακα, και εδώ είναι στα 45 cm …

Στις μάζες των 250 g, μετά το “Samples” έχουμε τα εξής …

… μετράμε με το υποδεκάμετρο την ένδειξη στο χάρακα, και εδώ είναι στα 49 cm …

Στις μάζες των 300 g, μετά το “Samples” έχουμε τα εξής …

… μετράμε με το υποδεκάμετρο την ένδειξη στο χάρακα, και εδώ είναι στα 53 cm …

Στις μάζες των 350 g, μετά το “Samples” έχουμε τα παρακάτω αποτελέσματα …

… μετράμε με το υποδεκάμετρο την ένδειξη στο χάρακα, και εδώ είναι στα 58 cm …

Στα 400 g, μετά το “Samples” έχουμε τα παρακάτω αποτελέσματα …

… μετράμε με το υποδεκάμετρο την ένδειξη στο χάρακα, και εδώ είναι στα 62 cm …

Τέλος, στα 450 g, μετά το “Samples” θα πάρουμε τα παρακάτω αποτελέσματα …

… μετράμε με το υποδεκάμετρο την ένδειξη στο χάρακα, και εδώ είναι στα 66 cm …

Το Multilab μας δείχνει με τη γραφική παράσταση, ότι η δύναμη αυξάνεται γραμμικά, προφανώς ανάλογα και με την απόσταση, αλλά αυτό είναι μόνο μια ένδειξη γιατί δεν έχουμε στον κάτω άξονα την απόσταση σα μέγεθος …

Μάζα Βάρος - Δύναμη Επιμήκυνση Δχ

Γραμμάρια Newton Μέτρα Χ 10-2 Μέτρα Χ 10-2

0 0,048 29 0

50 1,095 33 4

100 2,143 37 8

150 3,190 41 12

200 4,238 45 16

250 5,333 49 20

300 6,333 53 24

350 7,524 58 29

400 8,524 62 33

450 9,619 66 37

Βάρος - Δύναμη Μάζα

( Newton ) ( Γραμμάρια )

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000.000

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

0.048

1.095

2.143

3.190

4.238

5.333

6.333

7.524

8.524

9.619

Επιμήκυνση Μάζα

( Μέτρα Χ 10-2 ) ( Γραμμάρια )

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

10

20

30

40

50

60

70

29

33

37

41

45

49

53

58

62

66

Δχ Μάζα

Μέτρα Χ 10-2 Γραμμάρια

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 5000

5

10

15

20

25

30

35

40

0

4

8

12

16

20

24

29

33

37

ΔχΒάρος - Δύναμη

Μέτρα Χ 10-2 Newton

0.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.0000

5

10

15

20

25

30

35

40

Series1

0.000 2.000 4.000 6.000 8.000 10.000 12.0000.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

Series129

33

37

41

45

49

53

58

62

66

Το Excel μας βοηθά να δούμε τα δύο μεγέθη σε συνάρτηση …

Newton - N

... τέλος του πειράματος του νόμου του Hook …