Условие
Республиканская олимпиада 2018 10 класс № Э1Приборы и оборудование: Штатив с двумя лапками, набор из трех медных проволок различных диаметров, зажим для проволоки с закрепленной иглой, отвертка, одноразовый стаканчик, набор разновесов, угломерная шкала, линейка.
Во время теоретического тура Вы решали задачу про опыты О. Кулона. Сейчас вам предстоит проделать работу, которая предшествовала созданию крутильных весов, а, именно исследовать упругие свойства закрученных проволок.
По результатам своих исследований кручения нитей и проволок О. Кулон показал, что, во-первых, модуль силы упругости, возникающей при закручивании проволоки пропорционален углу кручения
Исследуемая проволока натягивается между лапками штатива. Штатив с проволокой располагается горизонтально. На проволоке закрепляется зажим с иголкой. Хорошо закручивайте винты зажима, чтобы он не проскальзывал по проволоке. Желательно, чтобы при не закрученной проволоке иголка располагалась почти вертикально. В ушко иголки вставлена нитка, на которую можно подвесить небольшой стаканчик, в который помещаются гирьки из набора. Угол отклонения иголки следует измерять с помощью шкалы. Не забывайте располагать ее вертикально, используйте для этого отвес.
При изучении деформаций обычно измерения проводятся в двух «направлениях – при нагрузке и при разгрузке» после чего вычисляется среднее значение деформации (в данном случае угла кручения).
Часть 1. Электрохимический ряд металлов.
При погружении двух различных металлов в раствор электролита (в данной задаче – внутрь лимона) между ними возникает ЭДС, исследовать которую Вам и предстоит в данной части этого задания.
1.1 Измерьте значения напряжения между угольным и металлическим электродом. Угольный электрод подключайте ко входу мультиметра «COM».
Обозначим измеренное напряжение
1.2 Постройте зависимость угла кручения от момента силы, приложенной к проволоке. Не забудьте привести все расчетные формулы и результаты расчетов по ним.
1.3 Проведите измерения напряжения
Обращаем внимание, что
Результаты измерений представьте в таблице.
| - | |||||
| - | |||||
| - | |||||
| - | |||||
| - |
В ячейки второй строки занесите измеренные значения величин
1.4 Определите модуль кручения проволоки в данном эксперименте. Оцените погрешность найденного значения.
В остальных частях задачи оценивать погрешности не требуется!
1.5 Найдите зависимость величин
Часть 2. Нагрузочная характеристика лимонного элемента.
В данной части исследуйте гальванический элемент с парой углерод – медь.
Подключайте к вашему элементу резисторы различных сопротивлений (не забывайте про комбинаторику).
2.1 Определите минимальное количество подвешиваемых к поршню грузов, при которых поршень опускается в крайнее нижнее положение. Аккуратно извлеките поршень из цилиндра. Определите суммарную массу поршня с кольцом и грузами.
2.2 Исследуйте зависимость модуля кручения системы от координаты точки крепления зажима
2.3 Обоснованно ответьте на вопрос: «Можно ли считать ЭДС и внутреннее сопротивление лимонного гальванического элемента постоянными?»
2.4 Выскажите предположение о показателе степени
2.5 Постройте график зависимости равнодействующей силы, действующей на поршень, от координаты
Задача 1 «Лимонка»
Все держали в руках и даже использовали всевозможные гальванические элементы – для фонариков, часов, … мультиметров! Но мало кто видел их изнутри. А там все просто, два металла и лимон. Не пытайтесь построить теоретическую модель и тем, более рассчитать ожидаемые результаты измерений. Эта теория слишком сложна!
Приборы и оборудование: свежий лимон, мультиметр, набор резисторов (их сопротивление вы можете и должны измерить), соединительные провода, набор электродов: угольный (не ошибетесь), гвозди (железный, оцинкованный, омедненный – легко отличить по цвету), оловянный (очень гибка проволока), серебряный (лапки резисторов).
При проведении измерений не торопитесь, необходимо дождаться установления постоянного значения измеряемого напряжения. Электроды всовывайте в лимон на расстоянии не менее 2 см. Металлические электроды вставляйте в лимон только на время измерений (они могут окисляться и растворяться). Если измеряемые напряжения испытали резкий скачек (особенно это касается оцинкованного гвоздя) обращайтесь к организаторам – возможно. что покрытие разрушилось - электрод заменим! Строго соблюдайте порядок подключения в соответствии с указаниями в данной задаче.
Часть 3. Чему равен показатель
Диаметры проволок вам будут указаны, их измерять не требуется.
3.1 Измерьте модуль кручения для двух других проволок. Их длины должны быть одинаковы. Рекомендуем зажим крепить на середине проволоки.
