Режим тренировки Edu

Баллы скрыты. Решайте по частям: открывайте подсказки и ответ только когда застряли, отмечайте решённое.

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 (выполняется закон Гука) где - постоянная, которая называется модуль кручения. Он зависит от материала проволоки и ее геометрических размеров - длины и радиуса , причем эта зависимость носит степенной характер В данной работе вам необходимо проверить выполнение закона Гука (1) и определить показатели степеней в формуле (2).

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).

1.1 Измерьте значения напряжения между угольным и металлическим электродом. Угольный электрод подключайте ко входу мультиметра «COM».

Обозначим измеренное напряжение , где индекс обозначает символ металла ().

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 , возникающего при подключении к двум металлическим электродам (, ) для всех пар имеющихся металлов. При этом металл должен быть подключен ко входу «COM».

Обращаем внимание, что и не одно и тоже!

Результаты измерений представьте в таблице.

-
-
-
-
-

В ячейки второй строки занесите измеренные значения величин (напряжения в паре с угольным электродом), В остальные ячейки – значения .

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 от величин , . Ваш вывод обоснуйте результатами измерений и построенных графиков.

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 . Приведите результаты ваших измерений и расчетов. Напоминаем – единичные измерения не допустимы, измерить модуль кручения по одной «точке» (при одной массе подвешенного груза) нельзя!

2.3 Обоснованно ответьте на вопрос: «Можно ли считать ЭДС и внутреннее сопротивление лимонного гальванического элемента постоянными?»

2.4 Выскажите предположение о показателе степени . На основании экспериментальных данных (с помощью графика линеаризованной зависимости) подтвердите свое предположение о показателе . Если вы напрямую правильно определите этот показатель с помощью Вашей зависимости, то получите за этот пункт высший балл.

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.

3.1 Измерьте модуль кручения для двух других проволок. Их длины должны быть одинаковы. Рекомендуем зажим крепить на середине проволоки.

3.2 Используя полученные данные определите показатель степени . Ваш ответ обоснуйте результатами измерений и их обработки. (теоретические выводы не требуются и не оцениваются).

Оригинал в архиве олимпиады