Условие

Республиканская олимпиада 2023 10 класс № Э1

Приборы и оборудование: штатив с держателем, пружина с креплением и мерной лентой, 15 скрепок (300 мг каждая), лист бумаги из ученической тетради, петля из тонкой нити.

Миллидинамометр представляет собой самодельную пластиковую пружину с прикрепленными к ней трубочкой и мерной лентой. Эта конструкция разборке не подлежит.

В лапке штатива закреплять устройство в месте соединения трубочки и пружины. В том же месте должно находится начало отсчета мерной ленты.

Ускорение свободного падения считать равным мс.

Часть 1. Исследование пружины.

Перед проведением измерений отметьте средний виток пружины (назовем ее серединой пружины).

1.1 Измерьте длину пружины в недеформированном состоянии и длину пружины в растянутом состоянии под действием собственного веса .

1.2 Исследуйте зависимости координат середины и конца пружины (отсчет вести от начала пружины) от массы нагрузки (массы подвешенных к концу пружины скрепок). Постройте графики полученных зависимостей.

1.3 Получите теоретические формулы, описывающие длину пружины и длину ее половины в зависимости от массы подвешенных скрепок, выразите их через коэффициент жесткости пружины , массу всей пружины , длину пружины в недеформированном состоянии , массу подвешенных скрепок .

1.4 Используя полученные графики, рассчитайте коэффициент жесткости всей пружины ; коэффициент жесткости половины пружины ; массу пружины .

Коэффициентом жесткости называется отношение изменения силы упругости к изменению деформации пружины

1.5 Покажите, что внешняя сила , приложенная к концу пружины, связана с длиной пружины линейным соотношением

Определите численные значения параметров этой функции (если сила измеряется в миллиньютонах, а длина в сантиметрах).

Рассчитайте эти параметры при вертикальном (подвешенном) и горизонтальном (на гладком столе) положении пружины.

Часть 2. Характеристики миллидинамометра и его применение.

Примем за минимальную измеримую деформацию пружины (цена деления) мм. Максимальная деформация пружины (предел измерения) определяется предельным значением мерной ленты в конструкции миллидинамометра.

2.1 Определите максимальное и минимальное значение силы деформации пружины в миллиньютонах, которые можно измерить этим миллидинамометром.

2.2 Измерьте массу листа бумаги из ученической тетради.

2.3 Измерьте значение коэффициента трения скольжения листа бумаги по поверхности ученического стола.