Для того чтобы проградуировать самодельный динамометр с ценой деления 1 Н, нам нужно использовать принцип действия пружины, описанный законом Гука. Закон Гука говорит, что сила ( F ), действующая на пружину, прямо пропорциональна её удлинению ( \Delta x ):
[ F = k \cdot \Delta x ]
где ( k ) — это жёсткость пружины, а ( \Delta x ) — удлинение пружины.
Давайте по шагам рассмотрим, как можно определить расстояние между метками.
Шаг 1: Определение силы
Сначала определим силу, действующую на пружину, когда к ней подвешен груз массой 4 кг. Сила тяжести ( F ) вычисляется по формуле:
[ F = m \cdot g ]
где
- ( m = 4 ) кг — масса груза,
- ( g \approx 9.8 ) м/с² — ускорение свободного падения.
Подставим значения:
[ F = 4 \, \text{кг} \cdot 9.8 \, \text{м/с}^2 = 39.2 \, \text{Н} ]
Шаг 2: Определение жёсткости пружины ( k )
Теперь определим жёсткость пружины ( k ). Мы знаем, что при силе 39.2 Н пружина растягивается на 10 см (0.1 м). Подставим эти значения в закон Гука:
[ 39.2 \, \text{Н} = k \cdot 0.1 \, \text{м} ]
Решим это уравнение для ( k ):
[ k = \frac{39.2 \, \text{Н}}{0.1 \, \text{м}} = 392 \, \text{Н/м} ]
Шаг 3: Проградуировка динамометра
Теперь, когда у нас есть жёсткость пружины, мы можем определить, на сколько пружина будет растягиваться при силе 1 Н. Используем закон Гука для этого:
[ F = k \cdot \Delta x ]
При ( F = 1 \, \text{Н} ):
[ 1 \, \text{Н} = 392 \, \text{Н/м} \cdot \Delta x ]
Решим это уравнение для ( \Delta x ):
[ \Delta x = \frac{1 \, \text{Н}}{392 \, \text{Н/м}} \approx 0.00255 \, \text{м} = 2.55 \, \text{мм} ]
Итог
Таким образом, расстояние между метками, соответствующими цене деления 1 Н, будет равно 2.55 мм.