Dinamometru, Fizica

Un dinamometru (contorul de forță) este un dispozitiv conceput pentru a măsura forțele. Funcționarea unui astfel de dispozitiv se bazează pe faptul că deformațiile elastice sunt proporționale cu forțele aplicate.

Pe fig. 109 prezintă un dinamometru folosit în școli pentru lucrări de laborator în fizică. Este alcătuit dintr-un arc 1, al cărui capăt este atașat la baza 2. O săgeată 3 și un fir 4 cu un cârlig la capăt sunt atașate la celălalt capăt al arcului. Pe baza 2 se aplică scara 5, cu ajutorul căreia se poate determina forța care întinde arcul. Semnul „0” de pe scară corespunde stării neîntinse a arcului. Acest dinamometru este conceput pentru a măsura forțele în Newtoni. Atomul este indicat de litera H (sau N) deasupra scalei.

Pe cântarele dinamometrelor, numerele sunt aplicate numai împotriva unor lovituri. Cum puteți afla valorile forțelor care deformează arcul dacă acul dinamometrului nu se potrivește cu cursa digitalizată? Pentru a face acest lucru, trebuie mai întâi să aflați prețul divizării scalei dispozitivului (adică cât de mult se schimbă valoarea forței atunci când săgeata mișcă o diviziune - distanța dintre două curse adiacente). După aceea, se numără numărul de diviziuni dintre două linii digitalizate adiacente. De exemplu, în fig. 109 între linii, lângă care sunt numerele 2 și 3, sunt 10 diviziuni. Prin urmare, valoarea diviziunii acestui dinamometru este (3 - 2) / 10 = 0,1 N per diviziune. Săgeata dinamometrului este la 4 diviziuni de cursa cu numărul 2. Prin urmare, modulul forțelor care deformează arcul este 2 N + 4 0,1 N = 2,4 N.

Valoarea găsită a forței elastice nu este adevărată. Un dinamometru, ca orice instrument, are o eroare. Pașaportul unui dinamometru școlar, conceput pentru a măsura forțele în intervalul de la 0 la 5 N, afirmă că eroarea dispozitivului este Δpr \u003d 0,05 N oriunde pe scară. Tinand conteroare de citire egală cu Δо = 0,05, obținem că eroarea totală Δ = Δpr + Δо = 0,10 N. Prin urmare, valoarea adevărată a forței măsurate se află în intervalul de la (2,40 - 0,10) Н = 2,3 N la (2,40 + 0,10) N = 2,5 N. Pe scurt, rezultatul măsurării forței se poate scrie astfel: 2,3 N ≤ F ≤ 2,5 N.

Figura 110 prezintă un dinamometru medical pentru măsurarea forței musculare a mâinii la strângerea mâinii într-un pumn. Există dinamometre (Fig. 111), ale căror cântare sunt marcate cu diviziuni care vă permit să măsurați masa unui corp suspendat direct în kilograme (sau alte unități de măsură a masei).

Când dinamometrul suspendat este în repaus în raport cu pământul, dinamometrul indică greutatea corpului. În acest caz, modulul greutății corpului este proporțional cu masa acestuia (P = m · g). Acest lucru vă permite să setați valoarea diviziunii scalei dinamometrului în unități de masă și să utilizați dispozitivul în sine pentru a măsura masa.

Industria produce dinamometre concepute pentru a măsura forțele de la sutimi de newton la câteva zeci de kilonewtoni. Pe fig. 112 prezintă așa-numitul dinamometru de tracțiune.

Rezultate

Dinamometrul este un dispozitiv pentru măsurarea forțelor.

Principiul de funcționare al dinamometrelor se bazează pe dependența neechivocă a modulului deformațiilor elastice de modulul forțelor de deformare.

Precizia măsurării forței este determinată de eroarea dinamometrului, care este indicată în pașaportul instrumentului.

Întrebări

1. Ce este un dinamometru? Care este principiul de funcționare al unui dinamometru?
2. Cum să faci un dinamometru simplu și să-l calibrezi?
3. Cum se determină eroarea în măsurarea forțelor cu un dinamometru?

Exercițiu

1. Determinați masa greutății prezentate în fig. 109. Notă: Calculați modulul de accelerație datorat gravitațieiegal cu 10 m/s 2. Eroarea dinamometrului Δ = 0,10 N.

2. Determinați modulul de forță cu care tractorul prezentat în fig. 112 trăgând o remorcă. Notă: Eroarea dinamometrului de tracțiune este egală cu valoarea diviziunii între cursele adiacente pe scara sa.

* 3. În fig. 113 prezintă un dinamometru digital modern cu o greutate suspendată de 2 kg. Trepiedul, pe care este fixat dinamometrul, stă pe podeaua liftului. Aflați accelerația liftului în momentul fotografierii, dacă era 2,00 pe scara dinamometrului într-un ascensor staționar și 2,50 într-unul în mișcare.

4. Luați mai multe dinamometre de uz casnic de diferite modele. Determinați pentru fiecare dispozitiv limitele de măsurare și valoarea împărțirii scalei. Cântăriți același corp cu dinamometre diferite. Comparați rezultatele, ținând cont de eroarea de măsurare.

5. Pregătiți cântare de podea. Instalați-le în cabina liftului de la primul etaj, stați pe ele și înregistrați citirea. Apăsați butonul etajului superior, observați modificarea citirilor cântarelor în momentele corespunzătoare: a) începerii accelerației liftului; b) mişcare uniformă; c) începutul frânării înainte de oprire. Explicați motivele modificării citirilor scalelor. Repetați experimentul când coborâți liftul de la ultimul etaj la primul. Comparați rezultatele experimentelor, explicați diferențele.

---