“雞尾酒”彈弓橡皮筋勁度系數的測定

向 治

(高臺縣第一中學,甘肅 高臺 734300)

1 “雞尾酒”彈弓橡皮筋的結構

“雞尾酒”彈弓橡皮筋由黃色和紅色的橡皮筋通過內穿或對接的方式共同組成，因其色彩艷麗，顏色酷似調和的雞尾酒而得名. 其中紅色部分為在黃色且直徑較大的橡皮筋內穿進總長度約一半長度的紅色直徑較小的橡皮筋組成，通過摩擦力緊密結合共同伸縮，這樣橡皮筋之間的關系既有并聯又有串聯，本文在不拆散彈弓結構的前提下研究橡皮筋的勁度系數.

2 “雞尾酒”彈弓橡皮筋勁度系數的測定

2.1 探究過程設計

1)如圖1(a)所示，將彈弓固定在鐵架臺上，測出其支架間寬度x=8.50 cm,橡皮筋原長L0=16.00 cm，并聯部分長度L01=8.00 cm，黃色部分長度L02=8.00 cm，皮兜總長4.00 cm.

(a)實物圖 (b)示意圖 圖1 測“雞尾酒”彈弓的勁度系數

2)如圖1(b)所示，在彈弓帶下面通過帶掛鉤的小桶(小桶和掛鉤總質量為55 g)依次增加305 g的重物，測出橡皮筋總長、紅色復合部分、黃色部分長度分別為L，L1，L2.

3)算出對應高度h和對應夾角的余弦值.

5)分別將拉力F與L，L1，L2數據用軟件生成圖像，求出勁度系數.

6)將數據匯入表1(修正數據皮兜半長為2.00 cm)，并研究勁度系數與各量之間的關系.

表1 橡皮筋勁度系數測量數據

2.2 數據分析和結論

1)根據測量數據，分別以復合橡皮筋、黃色橡皮筋、整體橡皮筋為研究對象，做圖如圖2～4所示，各橡皮筋在彈性限度內勁度系數略有先變小后變大的趨勢，但基本符合胡克定律.

圖2 橡皮筋總長與拉力的關系

圖3 紅黃復合橡皮筋長度與拉力的關系

圖4 黃色橡皮筋長度與拉力的關系

3)設紅色內穿橡皮筋勁度系數為k4，根據橡皮筋的并聯關系求出k4=k1-k2=204.10 N/m，屬于勁度系數較大的高強度橡皮筋.

3 結束語

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