Měření tuhosti pružiny

Kmitavý pohyb patří po základních pohybech probíraných v rámci kinematiky hmotného bodu k dalším relativně jednouchým pohybům. Vzhledem ke své periodičnosti je tento pohyb jednoduchý na kvalitativní popis. Jenže právě díky periodičnosti je popsaný u studentů ne příliš oblíbenými goniometrickými funkcemi a rovnicemi. A to může být pak problém … Nicméně kmitavý pohyb je základem jak pro správné pochopení šíření mechanických vln, zvukových vln či elektromagnetických vln, tak i pro simulování a modelování řady dalších fyzikálních jevů. Proto je nutné kmitavý pohyb správně pochopit.

V řadě dalších aplikací či při vytváření fyzikálních modelů se používá analogie pohybu těles spojených navzájem pružinami. Pomocí pružin a jejich vhodných parametrů (tuhost pružiny, frekvence kmitání tělesa zavěšeného na pružině, …) je možné vytvořit nejen správnou fyzikální teorii, ale i velmi názorné modely. Proto je nutné zákonitosti pohybu tělesa na pružině dobře zvládnout.

Proto jsem ve třídě 09M zadal úkol: změřit tuhost předložené pružiny dvěma různými metodami. Bylo to poté, co jsme propočítali několik úloh na toto téma, přičemž v počítaných úlohách se objevily oba principy měření tuhosti pružiny. Polovina třídy, která byla právě na cvičeních z fyziky, se rozdělila do čtyř skupin, každá skupina dostala LabQuest a sonar od firmy Vernier a mohla začít měřit. K učitelskému počítači jsem připojil siloměr, na kterém bylo během měření nutné určit tíhu tělesa zavěšeného na pružině, a zdárnému vyřešení zadané úlohy už nic nebránilo.

Poradili byste si stejně dobře jako žáci třídy 09M? Pro začátek se můžete inspirovat fotografiemi z měření …

Autor fotografií: Jaroslav Reichl

© Jaroslav Reichl, 4. 3. 2011