Thí nghiệm vui · Vật lý 10 · Biến dạng
Cân tự chế bằng dây chun – định luật Hooke
Treo đồng xu vào dây chun, đo độ dãn, vẽ đồ thị và dùng nó để “cân” một vật lạ.
🧰 Chuẩn bị
- Dây chun (hoặc lò xo bút bi)
- Kẹp giấy làm móc
- Túi nilon nhỏ
- 10 đồng xu cùng loại
- Thước kẻ
- Băng dính
🤔 Dự đoán trước khi làm
Treo gấp đôi số đồng xu thì dây chun dãn thêm gấp đôi, ít hơn hay nhiều hơn?
Ghi dự đoán của em ra giấy, sau khi làm thí nghiệm hãy so sánh xem em đoán đúng không nhé!
🧪 Cách làm
- Dán đầu trên dây chun vào cạnh bàn, đầu dưới móc kẹp giấy và túi nilon. Ghi chiều dài ban đầu \(\ell_0\).
- Cho lần lượt 2, 4, 6, 8, 10 đồng xu vào túi, mỗi lần đo chiều dài \(\ell\) và tính \(\Delta\ell = \ell - \ell_0\).
- Vẽ đồ thị \(\Delta\ell\) theo số đồng xu (tức theo lực kéo).
- Bỏ đồng xu ra, treo một vật lạ (cục tẩy, chìa khoá), đo \(\Delta\ell\) và đọc trên đồ thị xem nó nặng bằng bao nhiêu đồng xu.
👀 Hiện tượng
Bấm để xem hiện tượng (sau khi đã làm thí nghiệm)
Với lực nhỏ, các điểm nằm gần một đường thẳng qua gốc: độ dãn tỉ lệ với lực kéo. Treo quá nhiều, dây chun dãn “không theo quy luật” nữa.
Em quan sát thấy:
💡 Giải thích
Bấm để xem giải thích
Định luật Hooke: trong giới hạn đàn hồi \(F_{đh} = k\,|\Delta\ell|\). Đồ thị thẳng cho phép dùng dây chun làm lực kế. Dây chun chỉ tuân theo định luật Hooke trong khoảng nhỏ; lò xo thép có giới hạn đàn hồi rộng hơn nên được dùng trong lực kế thật.
Em hãy giải thích hiện tượng bằng kiến thức đã học:
🚀 Thử thêm
- Ghép hai dây chun nối tiếp hoặc song song: độ cứng thay đổi thế nào?
👩🏫 Gợi ý cho thầy cô
Có thể dùng làm bài thực hành có báo cáo: bảng số liệu, đồ thị, xác định k và sai số.