دانشجو

ازمایش شماره 1

مقدمه :

قانون هوک در فیزیک، مکانیک و دانش مواد کشسانی یا الاستیسیته، تقریبی است

نشان دهندهٔ آن که تغییر طول یک فنر با بار وارد بر آن رابطهٔ مستقیم دارد. بسیاری از

مواد تا زمانی که نیرو از حد کشسانی آن‌ها کمتر باشد همچنان از این قانون پیروی

می‌کنند. موادی که قانون هوک برای آن‌ها تقریب مناسبی باشد، مواد کشسان خطی

یا «مواد هوکی» نام دارند. ساده شدهٔ قانون هوک بیان می‌دارد که کرنش با تنش

رابطهٔ مستقیم دارد:

که در آن:

x: جابجایی فنر فشرده یا کشیده شده از نقطهٔ تعادل آن. یکای x در دستگاه

SI متر است.

F: نیروی بازگردانندهٔ وارده از سوی فنر که با جابجایی انتهای فنر مقاومت

می‌کند (نیروی مقاومت فنر)؛ در دستگاه SI یکای آن نیوتن N یا کیلوگرم‌متر بر

مجذور ثانیه Kg m s^-۲ است.

k: ثابت فنر است که در دستگاه SI یکای آن نیوتن بر متر یا کیلوگرم بر مجذور

ثانیه‌است.

وقتی چنین رابطه‌ای برای ماده‌ای برقرار باشد، می‌توان گفت که آن ماده رفتار خطی

دارد و اگر نتایج آن را بر روی یک نمودار نمایش دهیم می‌بینیم که نتایج به صورت یک

خط راست بدست آمده‌اند. علامت منفی در سمت راست رابطهٔ بالا به این دلیل است

که نیروی بازگردانندهٔ فنر و جابجایی فنر همواره در جهت مخالف یکدیگر عمل می‌کنند.

 مثلا اگر فنر به سمت راست افزایش طول پیدا کند نیروی بازگردانندهٔ آن در سوی

مخالف و به سمت چپ یعنی در جهت جمع شدن فنر وارد می‌شود.

قانون هوک پس از قرن ۱۷ میلادی به نام فیزیکدان بریتانیایی رابرت هوک نام گذاری

شد. وی ابتدا در سال ۱۶۶۰ با عنوان مقلوب لاتین ارائه کرد^[۳] و در سال ۱۶۷۸ راه

حلش را با عنوان Ut tensio, sic vis به معنی (به انگلیسی:

As the extension, so the force)‏ منتشر کرد.

ازمایش شماره 1

هدف آزمایش :

بررسی ضریب سختی فنر

وسایل لازم برای آزمایش :  

پایه و میله های نگه دارنده  وزنه؛ فنر

شرح آزمایش:

بررسی ضریب سختی فنر ها در شرایط مختلف هدف از این آزمایش است ما به صورت تئوری می دانیم که ضریب سختی فنر از رابطه F  =KX به دست می آید که در این آزمایش چون فنر ها به صورت عمودی مورد استفاده قرار می گیرد F = mg خواهد بود و x مقدار جابه جایی فنر از حالت اولیه به مقداری که فنر در هنگام وصل کردن وزنه می رسد .

اول فنر را از محل مورد نظر آویزان می کنیم و با متر اندازه میگیریم  و به ترتیب وزنه های 50، 100 ، 150 ، 200،250 گرمی را آویزان می کنیم. و میزان کشش فنر را اندازه میگیریم  ودر فرمول x∆/mg=k قرار میدهیم و k  را بدست ماوریم سپس میانگین گرفته  خطای مطلق و نسبی ودرصد خطای نسبی را حساب میکنیم

محاسبات:

خطاگیری:

منابع خطا: در آزمایشات خطا ها بر چند نوع هستند :

1- شخصی  2- محیطی  3- دستگاهی

1- خطای سیستماتیك : به علت استفاده ی زیاد از فنر بین حلقه ها ی فنر فاصله افتاده كه درمحاسبه ثابت فنر موثرمی باشد .

 2- احتمال خطا در اندازه گیری طول فنر برای انجام آزمایش وجود دارد.

نتیجه گیری:

استفاده از این آزمایش می‌‌توانیم درستی قانون هوک را نیز مورد ارزیابی قرار

دهیم و ملاحظه کنیم که واقعا نیروی کشش ، با افزایش طول فنر رابطه خطی

دارد.