Динамометр. Измерение силы
⚡ Физика · 7 класс
Устройство пружинного динамометра и измерение силы по растяжению пружины.
Прибор для измерения силы
Динамометр — это прибор для измерения силы. Слово составлено из двух греческих частей: динамис — сила и метрео — измеряю. Чаще всего в школе используют пружинный динамометр, действие которого основано на растяжении пружины.
Силу нельзя увидеть напрямую, но можно судить о ней по результату действия. Пружина под действием силы растягивается тем сильнее, чем больше приложенная сила. На этом простом наблюдении и построен весь прибор.
Устройство пружинного динамометра
Главная часть динамометра — стальная пружина со стрелкой-указателем и шкалой. Один конец пружины закреплён, к другому прикреплён крючок. Когда к крючку прикладывают силу, пружина растягивается, и стрелка перемещается вдоль шкалы, показывая значение силы в ньютонах.
Закон, лежащий в основе: удлинение пружины прямо пропорционально приложенной силе (закон Гука). Именно поэтому шкала динамометра получается равномерной — деления расположены на равных расстояниях.
Как градуируют шкалу
Чтобы нанести деления, к пружине подвешивают известные грузы и отмечают, куда встаёт стрелка. Так создают шкалу в ньютонах. Груз массой около 102 граммов притягивается к Земле силой примерно 1 ньютон.
Груз массой 102 г притягивается силой ≈ 1 Н
F_тяж = m · g = 0,102 · 9,8 ≈ 1 Н
Значит, такой груз растянет пружину до деления «1 Н»| Что измеряем | Пример значения |
|---|---|
| Вес портфеля | около 30 Н |
| Сила трения бруска | около 1–2 Н |
| Сила мышц пальцев | несколько десятков Н |
| Вес учебника | около 5 Н |
Виды динамометров и правила измерения
Кроме учебных, бывают медицинские динамометры для измерения силы кисти руки, тяговые — для измерения силы тяги трактора или тепловоза. Перед измерением проверяют, что ненагруженная стрелка стоит точно на нуле. Силу прикладывают плавно, без рывков, иначе пружина качнётся и показания будут завышены.
Как взвесить тело динамометром
Динамометром можно не только измерять силу, но и определять массу тела. Для этого тело подвешивают на крючок и по шкале считывают силу тяжести в ньютонах, а затем находят массу.
Динамометр показал F_тяж = 20 Н
Масса: m = F_тяж / g = 20 / 10 = 2 кгПредел измерения и его важность
У каждого динамометра есть наибольшая сила, которую он способен измерить, — предел измерения. Если приложить силу больше предела, пружина растянется слишком сильно и потеряет упругость: после этого она уже не будет возвращаться в исходное положение, и прибор испортится. Поэтому для больших сил берут динамометры с прочной пружиной и большим пределом, а для малых — чувствительные приборы со слабой пружиной.
Частые ошибки: не проверяют нулевое положение стрелки; перегружают пружину сверх предела измерения и портят прибор; путают единицы — пытаются измерять силу в килограммах вместо ньютонов.
Кратко о главном
- Динамометр измеряет силу в ньютонах.
- В основе пружинного динамометра — растяжение пружины по закону Гука.
- Шкалу градуируют с помощью известных грузов.
- Измеряют плавно, предварительно проверив нулевое положение стрелки.