Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου

Παρουσίαση με θέμα: "Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου
ΑΣΚΗΣΗ 5 Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου Σκοπός είναι ο υπολογισμός της σταθεράς k ενός ελατηρίου. Θα γίνει με δύο τρόπους: μιας γραμμικής αρμονικής ταλάντωσης Από το νόμο του Hooke F = kx, βρίσκοντας την κλίση μιας πειραματικής καμπύλης, M m+ 3 και από τον τύπο της περιόδου                               μιας γραμμικής αρμονικής ταλάντωσης. Τ=2π k M m+ F = kx 3 Τ=2π k

2 Φωτογραφία της Διάταξης
Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου με το νόμο του Hooke. Φωτογραφία της Διάταξης Η/Υ- Data Studio Το ελατήριο Τη κλίμακα του μέτρου Aισθητήρας δύναμης

3 Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου με το νόμο του Hooke.
Το πείραμα Ανοίγω το αρχείο του Data Studio που αντιστοιχεί στην άσκηση 5. Το magos_5

4 Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου με το νόμο του Hooke.
Το πείραμα Στην οθόνη, βλέπω το όργανο που μετρά τη δύναμη που εφαρμόζεται στο ελατήριο, σε Νιούτον (Ν) .

5 Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου με το νόμο του Hooke.
Το πείραμα Πάνω στο ελατήριο βλέπω τη σταθερά του, σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, 7 N/m.

6 Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου με το νόμο του Hooke.
Το πείραμα Ρυθμίζω την κλίμακα του οργάνου πατώντας το Meter Settings. Στο παράθυρο που ανοίγει επιλέγω Scale και στη θέση Maximum βάζω το μισό της σταθεράς που αναγράφεται πάνω στο ελατήριο, στην περίπτωση μας 3,5.

7 Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου με το νόμο του Hooke.
Το πείραμα Στη συνέχεια πατάμε το Start στην οθόνη και μετά μηδενίζουμε τον αισθητήρα δύναμης.

8 Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου με το νόμο του Hooke.
Το πείραμα Ενδείξ (mm) Δύναμ F(N) 370 Σημειώνουμε τότε την αρχική ένδειξη στην κλίμακα του μέτρου 370 mm.

9 Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου με το νόμο του Hooke.
Το πείραμα Ενδείξ (mm) Δύναμ F(N) 370 470 0,8 Τραβάμε το ελατήριο με τον αισθητήρα δύναμης, μέχρι το μήκος του να αυξηθεί κατά 100 mm. Άρα μέχρι την ένδειξη 470 mm. Καταγράφουμε τότε την ένδειξη της δύναμης 0,8 Ν

10 Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου με το νόμο του Hooke.
Το πείραμα Ενδείξ (mm) Δύναμ F(N) 370 470 0,8 570 1,6 670 2,3 770 3,0 770 670 570 Συνεχίζουμε έτσι το πείραμα και καταγράφουμε  τις μετρήσεις.

11 Μετρήσεις - αποτελέσματα
Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου με το νόμο του Hooke. Μετρήσεις - αποτελέσματα Με βάση τις ενδείξεις βρίσκω τις επιμηκύνσεις σε mm και μετά σε m. Ενδείξ (mm) Επιμηκύνση Δl(mm) Επιμήκ Δl(m) Δύναμ F(N) 370 =0 470 =100 0,1 0,8 570 =200 0,2 1,6 670 =300 0,3 2,3 770 =400 0,4 3,0 Κάνω τη γραφική παράσταση της δύναμης F σε σχέση με την επιμήκυνση Δl

12 Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου με το νόμο του Hooke.
Μετρήσεις - αποτελέσματα Επιμήκ Δl(m) Δύναμ F(N) 0,1 0,8 0,2 1,6 0,3 2,3 0,4 3,0 Η κλίση της ευθεία 7,6 N/m είναι ίση με τη σταθερά k του ελατηρίου. Άρα k=7,6 N/m.

13 ¦k - kΤ.Β ¦ ¦7,6 N/m - 7,0 N/m¦ Χ = ________ ×100 = _________________
Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου με το νόμο του Hooke. Μετρήσεις - αποτελέσματα Βρήκα λοιπόν τη σταθερά k του ελατήριου k=7,6 N/m Η τιμή της βιβλιογραφίας kΤ.Β είναι kΤ.Β=7,0 N/m Άρα η εκατοστιαία διαφορά Χ  της πειραματικής τιμής k ως προς τη τιμή της βιβλιογραφίας είναι kT.B , είναι: ¦k - kΤ.Β ¦ ¦7,6 N/m - 7,0 N/m¦ Χ = ________ ×100 = _________________ ×100= 9 % kΤ.Β 7,0 N/m

14 Φωτογραφία της Διάταξης
Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου από τη γραμμική αρμονική ταλάντωση. Φωτογραφία της Διάταξης Ελατήριο μάζας Μ Σώμα μάζας m Χρονόμετρο

15 Μέτρηση της μάζας Μ του ελατηρίου
Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου από τη γραμμική αρμονική ταλάντωση. Μέτρηση της μάζας Μ του ελατηρίου Ζυγίζουμε τη μάζα M του ελατηρίου, Μ= 51,39 g= 51,39 * 10-3 kg.

16 Μέτρηση της μάζας m του σώματος
Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου από τη γραμμική αρμονική ταλάντωση. Μέτρηση της μάζας m του σώματος Ζυγίζουμε και τη μάζα m του σώματος, m= 199,37 g= 199,37 * 10-3 kg.

17 Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου από τη γραμμική αρμονική ταλάντωση.
Το πείραμα Θέτουμε το σύστημα ελατήριο - μάζα σε ταλάντωση και μετράμε το χρόνο t, για Ν ταλαντώσεις. Βρήκα για Ν =9 ταλαντώσεις  χρόνο t= 9,95 s.

18 Μετρήσεις - αποτελέσματα
Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου από τη γραμμική αρμονική ταλάντωση. Μετρήσεις - αποτελέσματα t 9,95 s 1,11 s T = = _______ = m= 199,37 * 10-3 kg M= 51,39 * 10-3 kg ___ N 9 M m+ Απο τον τύπο 3 Τ=2π υπολογίζω τη σταθερά  kΤ =6,9 N/m k Υπόδειξη: M 2 M M m+ m+ m+ 3 Τ 2 = 4π2 3 T 2 =  2π k= 4π2 3 k k T2 51,39 * 10-3 kg 199,37* 10-3 kg + 3 k = 4*3,142 =6,9 N/m (1,11 s)2 (6,9 kg/s2=6,9 kg*m/(s2*m)=6,9 N/m)

19 Μετρήσεις - αποτελέσματα
Υπολογισμός της σταθεράς του ελατηρίου από τη γραμμική αρμονική ταλάντωση. Μετρήσεις - αποτελέσματα Βρήκα τη σταθερά kΤ του ελατηρίου από τη γραμμική αρμονική ταλάντωση kΤ= 6,9 N/m . Η τιμή βιβλιογραφίας kΤ.Β είναι kΤ.Β=7,0 N/m Άρα η εκατοστιαία διαφορά Χ  της πειραματικής τιμής kΤ ως προς τη τιμή της βιβλιογραφίας είναι kT.B , είναι: ¦kΤ - kΤ.Β ¦ ¦6,9 N/m - 7,0 N/m¦ Χ = ________ ×100 = _________________ ×100= 1,4 % kΤ.Β 7,0 N/m