Sbírka fyzikálních pokusů

Vzájemné působení siloměrů s pružinami o různé tuhosti

Pokus číslo: 4486

• Cíl pokusu

  Cílem pokusu je s použitím pružinových siloměrů ukázat, že síly působící při natahování dvou spojených siloměrů jsou stejně velké, nezávisle na tuhosti pružiny.

• Teorie

  Zákon akce a reakce říká, že při vzájemném silovém působení dvou těles mají působící síly stejnou velikost a opačný směr. Při napínání tak nezáleží na tuhosti pružiny, ta ovlivní pouze to, jak moc se pružina prodlouží. Naměřená velikost síly je na obou siloměrech shodná.

• Pomůcky

  Siloměry s různými rozsahy a tuhostmi pružin – v našem experimentu byly využity siloměry:

  • 1 siloměr s rozsahem 5 N, tuhost pružiny 50 N/m
  • 1 siloměr s rozsahem 10 N, tuhost pružiny 100 N/m
  • 1 siloměr s rozsahem 20 N, tuhost pružiny 200 N/m
  • 2 siloměry s rozsahem 100 N, tuhost pružiny 1000 N/m

• Postup

  1. Zkontrolujeme, že nezatížené siloměry ukazují nulu.

  2. Spojíme siloměry pomocí háčků.

  3. Siloměry různě napínáme a pozorujeme, že naměřená velikost síly je vždy stejná i při volbě siloměrů s různou tuhostí pružiny.

• Vzorový výsledek

  Jako vzorový výsledek zde uvádíme čtyři fotografie napnutých siloměrů.

  Na obr. 1 jsou dva stejné siloměry s rozsahem 100 N, poměr tuhostí pružin je 1 ku 1. Na obou siloměrech je stejná naměřená velikost síly 10 N:

  

  Na obr. 2 je siloměr s rozsahem 5 N a siloměr s rozsahem 10 N, poměr tuhostí pružin je 1 ku 2. Na obou siloměrech je stejná naměřená velikost síly 3 N:

  

  Na obr. 3 je siloměr s rozsahem 10 N a siloměr s rozsahem 20 N, poměr tuhostí pružin je 1 ku 2. Na obou siloměrech je stejná naměřená velikost síly 7 N:

  

  Na obr. 4 je siloměr s rozsahem 20 N a siloměr s rozsahem 100 N, poměr tuhostí pružin je 1 ku 5. Na obou siloměrech je stejná naměřená velikost síly 10 N:

  

  Z experimentů je patrné, že siloměry ukáží vždy stejnou velikost síly bez ohledu na tuhost jejich pružin.

• Technické poznámky

  Před experimentem je potřeba zkontrolovat, zda siloměry nemají vytahané pružiny a v nezatíženém stavu ukazují nulu.

• Metodické poznámky

  Experiment lze využít při nabourávání následující, obvykle silně zakořeněné, miskoncepce:

  • „Silnější“ pružina (pružina s větší tuhostí) působí na „slabší“ pružinu (pružinu s menší tuhostí) větší silou.

  Podle Mandíkové, D. a Trny, J., Žákovské prekoncepce ve výuce fyziky, Paido 2011, ISBN 978-80-7315-226-0, (úloha 6.34, s. 94).