Fyzika ve 14M

Měření tuhosti pružiny

„Určete dvěma způsoby tuhost dané pružiny,“ zadal jsem jednou ve třídě 14M SPŠST Panská na hodině úkol. Několik vyučovacích hodin jsme probrali vlastnosti kmitání tělesa zavěšeného na pružině.

„A co k tomu můžeme použít?“ ptali se žáci.

„O co si řeknete,“ usmívám se, ale žáci vědí, že výběr pomůcek bude velmi silně omezený, protože je budu chtít donutit k určitému řešení zadané úlohy.

Proto se všechny tři skupinky, na které se třída na můj pokyn rozdělila, pustila ihned do práce. Po chvíli přemýšlení se začaly ozývat první nápady, jak příslušnou veličinu změřit. Nakonec všechny skupinky nezávisle na sobě za různou dobu přišly na dva způsoby určení tuhosti pružiny, které jsem chtěl se žáky projít:

změřit periodu (nebo frekvenci) kmitání tělesa zavěšeného na dané pružině, určit hmotnost tohoto tělesa a tuhost dopočítat právě ze vztahu pro periodu vlastního kmitání tělesa zavěšeného na pružině;

změřit klidovou délku pružiny bez zavěšeného tělesa, pak změřit délku pružiny po zavěšení tělesa, je-li toto tělesa v rovnovážné poloze, a na základě rovnosti velikostí tíhové síly a síly pružnosti dopočítat tuhost.

První metodou chtěly všechny skupinky měřit s využitím čidla polohy od firmy Vernier. Žáci proto zobrazili graf závislosti okamžité výchylky na čase a z něj pak odečetli periodu kmitání. Hmotnost určili pomocí váhy.

Druhá metoda byla snadná - jediný problém nastal, když chtěli žáci měřit délku pružiny, na které bylo zavěšeno příslušné těleso.

„Uvědomte si, že máte ve skupině až osm rukou,“ upozorňuji, když vidím, jak s tím některé skupinky zápasí. Nakonec se ale měření zadařilo všem.

Získané výsledky jsme pak společně prodiskutovali a zhodnotili. Současně jsem upozornil na možnost, že budou muset tuhost nějaké pružiny určovat v praxi (pružina v přední vidlici kola, pružina do různých přístrojů, …). A nyní už budou vědět, jak to případně provést.

Průběh měření je zobrazen na fotografiích.

Autor fotografií:

Jaroslav Reichl