Tahová síla pružiny

Cílem této krátké a jednoduché aktivity je experimentálně prozkoumat, jak síla, kterou táhne pružina, souvisí s její deformací. Budete potřebovat tažnou nepředepjatou pružinu, stojan, sadu závaží a délkové měřidlo.

Označení veličin v obrázku 21.4:

• $l_0$ – klidová délka pružiny,
• $l$ – délka deformované pružiny,
• $\mathrm{\Delta }l$ – prodloužení pružiny,
• ${\mathit{F}}_{\mathrm{G}}$ – tíhová síla,
• ${\mathit{F}}_{\mathrm{T}}$ – tahová síla pružiny.

Postup:

1. Pružinu zavěste na stojan a změřte její klidovou délku $l_0$.
2. Na pružinu postupně zavěšujte různá závaží o známé hmotnosti $m$ a pokaždé změřte její délku v deformovaném stavu $l$. Hodnoty zapisujte do tabulky.
3. Setrvává-li závaží v klidu, tíhová síla ${\mathit{F}}_{\mathrm{G}}$ se přesně vyruší s tahovou silou pružiny ${\mathit{F}}_{\mathrm{T}}$. K naměřeným datům v tabulce dopočítejte tahovou sílu pružiny ${\mathit{F}}_{\mathrm{T}}$ a prodloužení pružiny $\mathrm{\Delta }l=l-l_0$.
4. Sestrojte graf ${\mathit{F}}_{\mathrm{T}}$ v závislosti na $\delta l$ a body proložte vhodnou křivku. O jakou matematickou závislost se jedná? Vyjádřete ji vzorcem.
5. Tuhost pružiny (značka $k$, jednotka N/m) je definována jako síla, kterou bychom museli pružinu napínat, aby se prodloužila o jeden metr. Jaká je tuhost použité pružiny?