Išmatuokime jėgą

Jėgos matavimo prietaisas

Jėgos matavimo prietaisas vadinamas dinamometrù. Juo galima išmatuoti jėgą nuo kelių niutonų (N) iki kelių tūkstančių kiloniutonų (kN). Dinamometrai plačiai naudojami matuojant suspaudimo, sukandimo ir smūgio jėgą. Jie taikomi įvairiose srityse: sporto, medicinos, karinės pramonės, kosminių technologijų, automechanikos, tyrinėjant gyvūnų gebėjimus.

Dinamometrai būna mechaniniai (5.4.1 pav., a) ir elektroniniai (5.4.1 pav., b).

5.4.1 pav. Dinamometrai: a – rankinis mechaninis dinamometras, dažniausiai naudojamas medicinoje; b – rankinis elektroninis dinamometras.

Tai įdomu!

Mechaninis dinamometras yra matavimo prietaisas, kurio deformuojamoji dalis, dažniausiai spyruoklė arba kitas mechaninis elementas, keičia savo formą priklausomai nuo veikiančios jėgos. Rezultatus rodo rodyklė ciferblato skalėje.

Elektroniniai dinamometrai išsiskiria kompaktiškumu ir universalumu. Jie gali būti naudojami kaip atskiri įrenginiai arba kartu su kitais. Paprastai gautas rezultatas matomas iš karto. Dinamometruose įrengti apšviesti ekranai, kad būtų galima matyti bet kokiomis apšvietimo sąlygomis.

Dinamometrais galima matuoti kūno svorį ir kitas jėgas, pavyzdžiui, tamprumo. Rankos raumenų jėgai matuoti sugniaužiant pirštus į kumštį naudojamas rankinis dinamometras – jėgomatis. Didelė jėga, pavyzdžiui, automobilio traukos jėga, matuojama specialiais traukos dinamometrais (5.4.2 pav.). Jais galima matuoti jėgą net iki keliasdešimties tūkstančių niutonų.

5.4.2 pav. Traukos dinamometrų pavyzdžiai

Pažiūrėkite, kaip veikia dinamometras.

Patyrinėkite, kaip veikia dinamometras.

Atidarykite nuorodą.

Daugiau

Dinamometro dalys ir veikimo principas

Paprasčiausio spyruoklinio dinamometro (5.4.3 pav.) konstrukcija pagrįsta tamprumo jėga. Pagal skalėje nurodytus žymėjimus galima išmatuoti kūno svorio jėgą. Kai nėra svorio, spyruoklė grįžta į pradinę padėtį (rodo 0 N).

5.4.3 pav. Pagrindinės dinamometro dalys

Tiriamasis darbas „Gaminame dinamometrą“

Darbo tikslas: pagaminti dinamometrą.

Jums reikės: plono, bet tvirto plastikinio arba metalinio strypo (apie 20 cm ilgio), spyruoklės (tiks iš rašiklio), rodyklės lipduko arba lipniosios juostelės, kelių 100 g svarmenų arba kokių nors kitaip sukonstruotų bandinių (pavyzdžiui, puodelių su smėliu), balto popieriaus lapo, klijų, liniuotės, lentelės, gamyklinio dinamometro.

Darbo eiga:

Ant lentelės užklijuokite baltą popieriaus lapą.
Prie strypo pritvirtinkite spyruoklę.
Prie apklijuotos lentelės pritvirtinkite strypą su spyruokle.
Kitą strypo galą sukonstruokite taip, kad prie jo galėtumėte prikabinti svarmenį.
Prie viršutinės strypo dalies priklijuokite rodyklę. Jos padėtį pažymėkite popieriuje, kai spyruoklė dar neištempta. Tai yra nulinė padala. Dinamometras be skalės pavaizduotas 5.4.4 paveiksle.
Sugraduokite dinamometrą. 100 g svarmenį pritvirtinkite prie apatinio strypo galo. Pažymėkite rodyklės rodomą padalos vertę.
؜؜
Pastaba. 100 g svarmuo spyruoklę tempia apytiksliai 1 N jėga. Tikslesnį rezultatą gautumėte, jei pakabintumėte 102 g masės svarmenį.
Iš eilės kabinkite du, tris ir keturis svarmenis, kurių masė – po 100 g. Kie kvieną kartą pažymėkite rodyklės padėtį.
Liniuote išmatuokite atstumus tarp gretimų skalės brūkšnelių, patikrinkite, ar jie lygūs.
؜؜؜
Pastaba. Atstumai turi būti vienodi.
Atstumą tarp gretimų brūkšnelių padalykite į 10 lygių dalių.
Sugraduotą skalę palyginkite su gamyklinio dinamometro skale ir įsitikinkite, kad jos sutampa.
Skalėje užrašykite matavimo vienetus N.
Palyginkite pasigamintą dinamometrą su gamykliniu dinamometru. Ar pastebite skirtumų?

5.4.4 pav. Pagamintas dinamometras

Tiriamasis darbas „Masės ir svorio matavimas“

Darbo tikslas: išmatuoti skirtingų bandinių masę ir svorį.

Jums reikės: dinamometro, svarstyklių, kelių skirtingos masės bandinių, stovo arba stalo.

Darbo eiga:

Persibraižykite lentelę ir į ją surašykite gautus duomenis.

Bandymo Nr.	Bandinio pavadinimas	Bandinio masė (g)	Svoris (N)
1.	؜	؜	؜
2.	؜	؜	؜
3.	؜	؜	؜

Pasverkite turimus bandinius svarstyklėmis gramais.
Pritvirtinkite dinamometrą prie stabilaus paviršiaus.
Nustatykite pradinę dinamometro (0 N) padalą.
Užkabinkite bandinį už dinamometro kabliuko (5.4.5 pav.).
Pakartokite 4–5 veiksmus su kitais bandiniais. Visus gautus rezultatus užrašykite.
Pasvarstykite, kaip skirtingos masės bandiniai pakeitė dinamometro rodmenis.

5.4.5 pav. Už dinamometro kabliuko užkabintas bandinys – apelsinas

Klausimai ir užduotys

Nurodykite, kokiu prietaisu matuojama jėga.
Paaiškinkite, kaip veikia elektroniniai dinamometrai. Kuo jie pranašesni už mechaninius dinamometrus? Kuo pagrįsta jų konstrukcija?
Išreikškite niutonais šias jėgas: 420 kN, 15 kN, 7 kN, 0,5 kN, 0,03 kN, 0,001 kN. Prisiminkite: 1 kN = 1 000 N, 1 N = 0,001 kN.
Išsamiai paaiškinkite, kaip veikia paprasčiausias spyruoklinis dinamometras. Kaip jis susijęs su tamprumo jėga?
Remdamiesi 5.4.4 paveikslu, susikurkite jėgometrą – prietaisą, kuriuo galėsite matuoti jėgą. Naudokite įvairias medžiagas ir reikmenis. Išmatuokite įvairių daiktų svorį. Užrašykite rezultatus. Jėgometrus eksponuokite klasėje. Aptarkite, kaip jėgometras veikia ir kokie veiksniai turi įtakos matavimui.