在彈性限度內(nèi),彈簧的伸長跟受到的拉力成正比。彈簧測力計(jì)利用彈簧的這種性質(zhì)制成的(過去實(shí)驗(yàn)室中有一種利用彈簧的縮短量與受到的壓力成正比的性質(zhì)制成的彈簧測力計(jì),可用來測量壓力,不過,現(xiàn)在已經(jīng)沒人提了),決定了彈簧測力計(jì)只能直接測量拉力。
其他力是不能用彈簧測力計(jì)直接測量的,但有時(shí)可利用彈簧測力計(jì)間接測量,比如重力和滑動(dòng)摩擦力,設(shè)法將它們轉(zhuǎn)換為對(duì)彈簧測力計(jì)的拉力,就可用彈簧測力計(jì)測出。
1.重力。將物體掛在豎直的彈簧測力計(jì)下面,當(dāng)物體靜止不動(dòng)時(shí),彈簧測力計(jì)的示數(shù)就是物體受到的重力的大小。
原理:物體掛在彈簧測力計(jì)下面,受到豎直向下的重力G和彈簧測力計(jì)豎直向上的拉力F,物體靜止不動(dòng)時(shí),二力平衡,當(dāng)然,大小相等,即F=G。同時(shí),物體對(duì)彈簧測力計(jì)施加豎直向下的拉力F',F(xiàn)與F'是一對(duì)相互作用力,當(dāng)然,大小相等,即F=F',所以,F(xiàn)'=G,即彈簧測力計(jì)的示數(shù)等于物體的重力的大小。
2.滑動(dòng)摩擦力。將物體放在水平面上,用彈簧測力計(jì)沿水平方向拉著物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),則彈簧測力計(jì)的示數(shù)就是物體受到的滑動(dòng)摩擦力的大小。
原理:物體在水平面上運(yùn)動(dòng),在水平方向受到水平面的滑動(dòng)摩擦力f和彈簧測力計(jì)的拉力F,物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),二力平衡,當(dāng)然,大小相等,即F=f。同時(shí),物體對(duì)彈簧測力計(jì)施加拉力F',F(xiàn)和F'是一對(duì)相互作用力,當(dāng)然大小相等,即F=F',所以,F(xiàn)'=f,即彈簧測力計(jì)的示數(shù)就是滑動(dòng)摩擦力的大小。
不難看出,問題的關(guān)鍵都是創(chuàng)造條件使待測的力(重力和滑動(dòng)摩擦力)與彈簧測力計(jì)的拉力彼此平衡,不同的是,測重力時(shí),使物體靜止,測滑動(dòng)摩擦力時(shí),使物體沿水平面做勻速直線運(yùn)動(dòng)。事實(shí)上,測重力時(shí)也可使物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),但談何容易?就是測滑動(dòng)摩擦力時(shí),說是使物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),也只能是近似而已,誰也不可能保證物體是絕對(duì)的勻速直線運(yùn)動(dòng),并且,還有一個(gè)缺點(diǎn),彈簧測力計(jì)運(yùn)動(dòng)中很難準(zhǔn)確讀數(shù)。但物體又必須發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),所以,現(xiàn)在很多資料上改進(jìn)的方法是,將彈簧測力計(jì)水平固定,將物體掛在彈簧測力計(jì)上,在物體下面放一塊水平長板。當(dāng)拉動(dòng)水平長板時(shí),彈簧測力計(jì)的示數(shù)就是滑動(dòng)摩擦力的大小。
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測量
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