Динамометр под нагрузкой
Добавляй массу неподвижного груза. Сопоставляй растяжение, указатель и силу в ньютонах.
Схему можно прокрутить вбок. Все значения повторены в расчёте ниже.
Предел 5 Н, цена деления 0,5 Н, g = 10 Н/кг. Показаны устойчивые равновесные состояния без колебаний.
Ньютон и шкала
Силы измеряют в ньютонах. В школьном опыте силу около 1 Н создаёт тяжесть груза массой около 100 г при g ≈ 10 Н/кг. Это удобная оценка, а не определение ньютона.
1 кН = 1000 Н, 1 мН = 0,001 Н. Значение на шкале нужно читать вместе с единицей. Надпись «5» без неё недостаточна.
| Масса груза | Сила тяжести при g = 10 Н/кг |
|---|---|
| 100 г = 0,1 кг | 1 Н |
| 200 г = 0,2 кг | 2 Н |
| 500 г = 0,5 кг | 5 Н |
Единица силы — ньютон; килограмм является единицей массы.
Почему груз 100 г даёт не точно 1 Н в любом месте?
Значение g различается, а 10 Н/кг — округление. Точная сила определяется произведением mg.
Устройство прибора
В пружинном динамометре действующая сила деформирует пружину. Указатель перемещается вдоль шкалы, заранее размеченной в единицах силы.
Пока деформация упругая и прибор используется правильно, большему растяжению соответствует большая измеряемая сила. Нельзя превышать верхний предел шкалы: прибор может испортиться.
Приложенная сила
Растягивает пружину
Деформация
Перемещает указатель
Градуированная шкала
Позволяет прочитать силу
Динамометр связывает деформацию упругого элемента с измеряемой силой.
Динамометр измеряет только тяжесть?
Нет. Им можно измерять натяжение и другие силы, если направление и диапазон соответствуют конструкции прибора.
Пружинный прибор для измерения силы
Пружинный прибор измеряет силу по деформации.
Briain · Public domain · Источник. Без изменений.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Пружина шариковой ручки
Шкала должна соответствовать упругим свойствам конкретной пружины.
Santeri Viinamäki · CC BY-SA 4.0 · Источник. Без изменений.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Читаем показание
Цену деления находят как разность двух подписанных значений, делённую на число промежутков между ними. Например, между 1 и 2 Н пять промежутков: цена деления 0,2 Н.
Перед измерением проверяют нулевое положение. Взгляд направляют перпендикулярно шкале, чтобы уменьшить ошибку отсчёта. Дожидаются устойчивого показания, если измеряют постоянную силу.
Ноль
Проверить без нагрузки
Цена деления
Разность / число промежутков
Направление
Вдоль рабочей оси прибора
Отсчёт
Без заметных колебаний и перекоса
Правильное измерение начинается с проверки нуля, диапазона и цены деления.
Что важнее считать: штрихи или промежутки между штрихами?
Для цены деления считают промежутки. Шесть штрихов ограничивают пять промежутков.
Точность имеет границы
Показание нельзя записывать с произвольно большим числом знаков. Для простой школьной оценки отсчёта иногда используют половину цены деления. Полная погрешность зависит и от самого прибора.
Если цена деления 0,2 Н, такая оценка отсчёта равна 0,1 Н. Это не обещает точность любого динамометра до 0,1 Н: нужно учитывать его характеристики и условия измерения.
Разрешение шкалы
Как мелко можно различить значения
Погрешность измерения
Насколько результат может отличаться от значения величины
Цена деления помогает оценить отсчёт, но не описывает все источники погрешности.
Можно ли подвесить 10 Н к прибору с пределом 5 Н?
Нет. Это выходит за диапазон измерения и может вызвать необратимую деформацию пружины.
Шесть выводов
Тест · 10 вопросовОдин правильный ответ в каждом вопросе
Сначала изучи модель и конспект. За каждый верный ответ — 0,5 балла, максимум — 5. После проверки откроются пояснения.
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Физика, 7 класс», § 25. Тема и содержание сверены с файлом «7 класс. Физика — § 25. Единица силы. Измерение силы.pdf». Объяснения, расчётные примеры и модели подготовлены для этого конспекта. Дополнительные зависимости в моделях отмечены отдельно.
Изображения загружаются непосредственно из интернета. Авторство и лицензии указаны под каждой иллюстрацией. Число частиц, размеры и цвета учебных схем условны.