Scop: verificarea legii conservării și transformării energiei mecanice și calcularea erorilor absolute și relative ale măsurătorilor directe ale uneia dintre mărimile măsurate.
Echipament: două trepiede, o tavă, o bilă pentru fire, un dinamometru, foi de hârtie albă și carbonică, o riglă, cântare, greutăți, bandă scotch.
Derivarea formulelor de calcul
Dacă arcul întins, care are energie potențială, este legat de corp, atunci în tranziția spre starea nedeformată, energia sa potențială în absența forțelor de rezistență se transformă în energia cinetică a corpului:
Deoarece - modulul de elasticitate a arcului, atunci
Pătratul modulului de viteză al corpului poate fi determinat din intervalul zborului său și înălțimea căderii. .
Luând în considerare (5) și (6), formula (4) are forma:
Ordinea de executare a muncii
1. Măsurați masa balonului pe cântare. Repetați măsurarea de trei ori. Înregistrați datele din Tabelul 1.
2. Fixați tava și dinamometrul la aceeași înălțime (cm) pe trepied de pe masă. Filetați un capăt pe cârligul dinamometrului, iar celălalt pe bile (figura 1). Distanța dintre trepied trebuie să fie astfel încât mingea să se găsească la marginea părții orizontale a tăvii, cu arcul nedeformat al dinamometrului și, dacă este posibil, cu poziția orizontală a firului de strângere.
3. În locul presupus de cădere a bilei, fixați o foaie de hârtie albă cu bandă adezivă și pe partea de sus - o foaie de hârtie de carbon. Ținând mingea pe marginea tăvii, deplasați trepiedul cu un dinamometru, astfel încât mărturia lui a început să N. elibereze balonul și să marcheze locul căderii sale pe o masă pe o etichetă pe o foaie de hârtie albă.
Experimentați de cel puțin cinci ori. Măsurați aria mingii în toate cele cinci experimente.
4. Măsurați cu o riglă deformarea absolută a arcului x cu forța elastică H și înălțimea. Repetați măsurătorile de cinci ori. Înregistrați rezultatele măsurătorilor în Tabelul 1.
5. Determinați valorile medii. . și.
6. Membru supleant. . și în formula (7) și să verifice îndeplinirea legii conservării energiei.
7. Calculați erorile absolute și relative ale măsurării directe a uneia dintre valorile (sau x) și înregistrați rezultatul în formă de interval.
Răspunde la întrebări
1. Ce energie se numește mecanică?
2. În ce condiții este respectată legea conservării energiei mecanice?
3. Cum putem explica doar egalitatea aproximativă a energiei potențiale a primăverii și a energiei cinetice a sferei?
4. Ce primăvară (cu o rigiditate mai mare sau mai mică) este mai bine să o folosiți în muncă pentru o mai bună îndeplinire a legii conservării energiei mecanice? De ce?
Echipament: un dispozitiv pentru demonstrarea independenței acțiunii forțelor; cântare tehnice; riglă cu dimensiunile de 30-35 cm; plumb bob; trepied; alb și hârtie copie.
Derivarea formulelor de calcul
Configurația experimentului este prezentată în figură. Când tija A se abate de la poziția verticală, bila la capătul său se ridică la o înălțime. față de nivelul de intrare. În acest caz, sistemul de interacțiune a corpurilor cu bilă de pământ dobândește o potențială energie.
Dacă tija este eliberată, se va întoarce
Poziție verticală, unde va fi oprită de o oprire specială.
Pe baza legii conservării energiei mecanice, se poate aștepta ca energia cinetică a mingii în momentul trecerii poziției verticale să fie egală cu schimbarea energiei sale potențiale:
Calculând cinetica și variația potențialei energii, mingea și comparând rezultatele obținute, este posibil să se verifice experimental legea conservării energiei mecanice. Pentru a calcula variația energiei potențiale necesare pentru a determina masa m de minge pe cântar și folosind o riglă pentru a măsura înălțimea h de ridicare sale. Pentru a determina energia cinetică trebuie măsurată: viteza minge la 0. Pentru acest scop dispozitivul întărește piciorul trepied la o înălțime H deasupra suprafeței de masă, cu tija de bilă este retras în lateral la o înălțime de H + h, și apoi eliberat. Când lovitura împotriva mingii de împingere alunecă de pe tija.
Viteza bilei în timpul toamnei variază, dar componenta orizontală a acesteia rămâne neschimbată și egală cu mărimea vitezei mingii în momentul în care tija lovește oprirea. De aceea, viteza mingii în momentul întreruperii din tijă poate fi determinată din expresia:
unde este intervalul de zbor al mingii, t este momentul căderii ei. Timpul căderii libere din înălțimea H este egal cu:
Cunoscând masa mingii, puteți găsi energia cinetică la punctul 0 și o comparați cu schimbarea energiei potențiale.
Ordinea de executare a muncii
1. Fixați instrumentul într-un trepied la o înălțime de 20 - 30 cm deasupra mesei, așa cum se arată în figura 2. Puneți bila cu gaura de pe tija și efectuați un experiment preliminar. În locul unde cade mingea, puneți o foaie de hârtie albă și acoperiți-o cu o foaie de copiat.
2. Măsurați înălțimea H a mingii deasupra mesei în poziția sa inițială. Luați tija cu mingea în lateral, măsurați înălțimea h a mingii m în raport cu nivelul inițial. Eliberați tija și stabiliți intervalul zborului.
3. Se cântărește mingea, se calculează schimbarea energiei sale potențiale și energia cinetică la punctul 0.
4. Repetați experimentul pentru alte înălțimi h. efectuați măsurătorile și calculele. Înregistrați rezultatele în Tabelul 2.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: