UMERJANJE PROŽNE VZMETI (Hookov zakon, vzmetna tehtnica
Transcription
UMERJANJE PROŽNE VZMETI (Hookov zakon, vzmetna tehtnica
UMERJANJE PROŽNE VZMETI (Hookov zakon, vzmetna tehtnica) Razlaga Raztezek x vijačne vzmeti je sorazmeren s silo F F=kx (1) pri čemer sila ne sme prekoračiti največje dovoljene sile, ki je odvisna od vrste vzmeti. Če torej določimo koeficient vzmeti k (enota N/m), lahko z vzmetjo merimo sile. Poseben primer je merjenje sile teže, za katero vemo, da je sorazmerna z maso - na telo z maso 100 g deluje sila teže 1 N (natančneje 0.98 N). Vzmet torej lahko uporabimo tudi za merjenje mase. Pri nekaterih vzmeteh sorazmernost med silo in raztezkom ne velja za zelo majhne raztezke. V tem primeru je najbolje, da je vzmet stalno obremenjena z majhno dodatno utežjo. Pri dodajanju uteži merimo dodatne raztezke. Obremenitev Slika 1: Merjenje raztezka vzmeti x (mm) m (g) F (N) Razbremenitev m (g) F (N) 1. 2. 3. 4. 5. 6. x (mm) 1. 2. 3. 4. 5. 6. Tabela meritev Potek dela S prižemami pritrdite na klop navpičen nosilec in na njegovem vrhu vpnite nastavek za pritrditev vzmeti. Na nosilcu mora biti merilni trak ali skala za merjenje raztezkov. Vzmet na enem koncu obesite na nastavek, na drugi konec pa dajte majhno utež (npr. m0 = 10g), ki je med meritvijo nikoli ne odstranite. Na merilu odčitajte lego spodnjega konca vzmeti (x0) za katerega naj velja, za katerega naj velja, da pomeni izhodišče za merjenje raztezkov. Sledi umerjanje prožne vzmeti tako, da nanjo obešamo uteži z različnimi masami in merimo raztezek x relativno glede na x0. Sestavite tabelo: | m[g] | F[N]| x [cm] | v katero vpišete raztezke pri najmanj šestih različnih utežeh ali njihovih kombinacijah, silo pa izračunate na osnovi podatka, da je sila teže enaka 1 N pri masi 100 g. Podatke o sili in raztezku vnesite na graf (uporabite milimetrski papir), pri katerem naj bo sila na ordinati in raztezek na abscisi. Skozi točke na grafu z ravnilom narišite najbolje prilegajočo premico. Izberite točko na premici, ki naj bo čim dlje od koordinatnega izhodišča, in odčitajte s' in F'. Izračunajte koeficient vzmeti k =F'/s'. Izrazite njegovo vrednost v enoti N/m. Na vzmet obesite telo z neznano maso in odčitajte raztezek. Uporabite koeficient vzmeti za določitev sile teže in mase. Ponovite celoten postopek z drugo vzmetjo, ki bo imela različen koeficient prožnosti vzmeti! Poročilo o vaji Meritve 1. Izmeri raztezek vzmeti pri najmanj šestih različnih masah obtežitve. (Če ti čas dopušča, izmeri raztezek tudi pri razbremenitvi vzmeti. Ali prihaja do razlik?) 2. Izmeri raztezek vzmeti pri obtežitvi s telesom neznane mase. Graf: Nariši graf sile v odvisnosti od raztezka. Izračunaj 1. Izračunaj koeficient vzmeti na osnovi grafa. 2. Izračunaj neznano maso izbranega telesa (npr. obesek z več ključi). Izračun primerjaj s podatki na grafu. Literatura 1. R. Kladnik: Fizika 1, Deformacija trdnin, str. 142 - 150. 2. M. Hribar s sodelavci: Mehanika in toplota, Mehanične lastnosti snovi, str. 66 - 76.