Hur fungerar en kraftmätare?
När det gäller att förklara en kraftmätare kan du förklara det väl med hjälp av en fjäderbalans, eftersom detta faktiskt är en kraftmätare. Detta är lätt att förklara och stöds väl av en demonstration.
Preliminärt test för dynamometern
En kraftmätare låter dig tilldela ett numeriskt värde i N till en kraft. Först och främst är viktkraften väl lämpad för att förklara hur detta fungerar:
- Använd fjädern för att visa att en vikt förlänger den när du hänger en vikt på den, till exempel en tom vattenbehållare.
- Lägg nu lite vatten i behållaren så att du kan se att våren blir längre ju mer vikt du hänger på den.
Detta visar att ju mer kraft som utövas på en fjäder, desto mer expanderar den. En kraftmätare fungerar enligt principen.
Så fungerar kraftmätningen
Det finns väldigt olika fjädrar. Du behöver nu en som är lämplig för en vikt på 5 till minst 20 N.
Om du har flera fjädrar kan du sätta dem på ett liknande sätt som motstånd i en ...
- För in fjädern i det tunnare röret. Det måste finnas en krok längst ner på fjädern som ser ut ur detta rör. Fäst röret på fjädern så att det sitter fast i botten där denna krok är. Resten av fjädern får inte fästas vid den. Röret får inte vara för långt, för en del av fjädern måste sticka ut överst och det måste finnas en ögla där du kan ta tag i fjädern.
- Skjut det andra röret över det första röret och fäst det på fjäderns andra ände. När du drar i kroken kommer fjädern och innerröret ut.
- Dynamometern fungerar enligt principen att ju hårdare du drar fjädern med innerröret, desto mer kommer det ut, det vill säga ju mer kraft du använder. Du har nu upprättat en koppling mellan innerröret, det yttre röret och dragkraften. Så fungerar också en köpt kraftmätare.
Nu är allt du behöver en skala.
Skala så att dynamometern fungerar
Du har nu tillräckligt förklarat förhållandet mellan kraften och fjäderns längd. Nu handlar det om konkreta mätningar. Kraftmätaren behöver en skala på vilken du kan avläsa kraftens storlek.
- Häng den tomma behållaren på kroken på fjädern. Innerröret kommer ut lite. Eftersom du inte vet vilken kraft den tomma behållaren utövar, är detta inte till någon nytta för dig först. Markera platsen där innerröret förenar det yttre röret med en linje på innerröret och skriv 0 på det (tom behållare).
- Eftersom 1 kg massa utövar en vikt av 9,81 N på jorden är massan som utövar en kraft på 1 N lika med 102 g. Du vet också att vatten har en densitet av 1. 102 g är därför 102 ml. Häll nu 510 ml vatten i behållaren. Innerröret kommer ut lite. Markera innerröret igen enligt beskrivningen och skriv 5 N på det.
- Häll ytterligare 510 ml i behållaren och markera 10 N och så vidare. Tills hela spektrat är fyllt. Lossa det yttre kartongröret och fäst det igen, men så att nollvärdet kan ses exakt i början av röret.
- Om du drar i fjädern nu kan du använda den för att mäta kraften du applicerar. Så det är så här en dynamometer fungerar. Du kan använda den inte bara för att väga något, utan också till exempel för att mäta kraften med vilken en hund drar i koppel eller med vilken en bil kan dra och så vidare. Läs bara av några värden.
När du förklarar hur en dynamometer fungerar, påpeka att det finns olika fjädrar. Så det finns ingen koppling i den meningen att 5 N alltid betyder 10 cm i längd, hur mycket fjädrar expanderar beror på respektive fjäderkonstant.
