在彈性限度內,彈簧的伸長跟受到的拉力成正比。彈簧測力計利用彈簧的這種性質制成的(過去實驗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制成的彈簧測力計,可用來測量壓力,不過,現在已經沒人提了),決定了彈簧測力計只能直接測量拉力。
其他力是不能用彈簧測力計直接測量的,但有時可利用彈簧測力計間接測量,比如重力和滑動摩擦力,設法將它們轉換為對彈簧測力計的拉力,就可用彈簧測力計測出。
1.重力。將物體掛在豎直的彈簧測力計下面,當物體靜止不動時,彈簧測力計的示數就是物體受到的重力的大小。
原理:物體掛在彈簧測力計下面,受到豎直向下的重力G和彈簧測力計豎直向上的拉力F,物體靜止不動時,二力平衡,當然,大小相等,即F=G。同時,物體對彈簧測力計施加豎直向下的拉力F',F與F'是一對相互作用力,當然,大小相等,即F=F',所以,F'=G,即彈簧測力計的示數等于物體的重力的大小。
2.滑動摩擦力。將物體放在水平面上,用彈簧測力計沿水平方向拉著物體做勻速直線運動,則彈簧測力計的示數就是物體受到的滑動摩擦力的大小。
原理:物體在水平面上運動,在水平方向受到水平面的滑動摩擦力f和彈簧測力計的拉力F,物體做勻速直線運動,二力平衡,當然,大小相等,即F=f。同時,物體對彈簧測力計施加拉力F',F和F'是一對相互作用力,當然大小相等,即F=F',所以,F'=f,即彈簧測力計的示數就是滑動摩擦力的大小。
不難看出,問題的關鍵都是創造條件使待測的力(重力和滑動摩擦力)與彈簧測力計的拉力彼此平衡,不同的是,測重力時,使物體靜止,測滑動摩擦力時,使物體沿水平面做勻速直線運動。事實上,測重力時也可使物體做勻速直線運動,但談何容易?就是測滑動摩擦力時,說是使物體做勻速直線運動,也只能是近似而已,誰也不可能保證物體是絕對的勻速直線運動,并且,還有一個缺點,彈簧測力計運動中很難準確讀數。但物體又必須發生相對運動,所以,現在很多資料上改進的方法是,將彈簧測力計水平固定,將物體掛在彈簧測力計上,在物體下面放一塊水平長板。當拉動水平長板時,彈簧測力計的示數就是滑動摩擦力的大小。
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