Logo
Logo

Чувствительные весы

Теория весов не так проста и очевидна, как кажется на первый взгляд! Конечно, основой являются правила рычага, сформулированные еще Архимедом, но и в конце 19 века Д.И. Менделеев строил теорию рычажных весов. Вам также предстоит разработать свою собственную теорию и проверить ее на практике.

Основа вашей работы — самодельные весы, которые вам предстоит разработать самостоятельно.

Воткните две спицы симметрично в ластик, так чтобы они держались прочно в нем – это коромысло ваших весов. В лапке штатива зажмите проволочный подвес. Поставьте на него ластик со спицами, используя в качестве оси длинную иголку. Убедитесь, что весы устойчиво (с колебаниями) удерживаются на подвесе. На спицы вы можете подвешивать нужные вам предметы. Измерительную линейку следует располагать на столе с помощью пластилина (можно и под небольшим углом к вертикали).

Показания весов – это смещение конца спицы на шкале $x$ (измеряйте эту величину в мм). Подвешивайте грузы (скрепки) с помощью нити, положение нити определяется расстоянием $l$ (в мм) от оси до точки подвеса

Разумно предположить, что смещение конца спицы описывается формулой
\begin{equation}
x= Cml
\tag{1}\end{equation}где $m$ – масса подвешенного груза, $C$ – постоянный коэффициент

Часть A. Градуировка и чувствительность

В этой части работы Вам необходимо экспериментально проверить применимость формулы $(1)$ и определить коэффициент пропорциональности $C$.

A1 Укажите размерность коэффициента $C$.

A2 Прикрепите нить на расстоянии $l$ примерно равном $20-30 ~мм$. Измерьте это расстояние и укажите его. Подвешивайте к нити скрепки. Измерьте зависимость отклонения спицы $x$ от числа подвешенных скрепок $n$. Постройте график полученной зависимости.

A3 Используя данные полученные в п. A2, рассчитайте численное значение коэффициента $C$.

A4 Измерьте зависимость смещения спицы $x$ от положения точки подвеса $l$. Измерения проведите для одной и двух скрепок. Постройте графики полученных зависимостей.

A5 Используя данные полученные в п. A4, рассчитайте численное значение коэффициента $C$ для обеих зависимостей.

A6 Сделайте вывод о применимости формулы $(1)$ для ваших весов.

Часть B. Бумага

B1 Измерьте массу выдано вам кусочка бумаги. Укажите параметры, при которых Вы проводили измерения.

B2 Рассчитайте массу $1~м^2$ такой бумаги. Оцените погрешность найденной величины.

Оборудование

  1. Штатив с лапкой и держателем
  2. Ластик
  3. Две спицы длиной $35~см$
  4. Иголка швейная
  5. 2 линейки $50~см$
  6. Кусок пластилина
  7. 10 канцелярских скрепок (масса одной скрепки $m_0=0.56~г$)
  8. Нитки
  9. Кусочек бумаги