БФУ им. И. Канта Университетский колледж.

БФУ им. И. Канта Университетский колледж.

Лабораторная работа №3

«Изучение закона сохранения полной механической энергии».

Работу выполнил студент группы _______________ ______________________

Работу проверил преподаватель физики Плетенская Светлана Дмитриевна.

Цель работы: Сравнить две величины – уменьшение потенциальной энергии прикрепленного к пружине тела при его падении и увеличение потенциальной энергии упруго деформированной (растянутой) пружины.

Оборудование: 1) динамометр, 2) линейка, 3) груз массой 100г.= _________кг.

Теория. Повторите тему «Закон сохранения механической энергии». Запишите ответы на вопросы.

1. Что называется потенциальной энергией тела?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Что называется кинетической энергией тела?

3. Как формулируется закон сохранения полной механической энергии?

Для работы используется установка, показанная на рисунке. На проволочный стержень динамометра надет пробковый фиксатор 1. В увеличенном виде он показан цифрой 2. Фиксатор скользит вдоль стержня с небольшим трением, но все же достаточным, чтобы фиксатор сам не падал вниз. Если рукой поднять груз, висящий на крючке динамометра так, чтобы пружина не была растянута, то потенциальная энергия груза по отношению к поверхности стола равна Е_р=mgH. При падении груза (опускание на расстояние х =h) потенциальная энергия груза уменьшается на Е₁= mgh, а энергия упруго деформированной (растянутой) пружины увеличивается на Е₂ =kх²/2.

Порядок выполнения работы.

1. По шкале динамометра расстояние от 0 до отметки P =1 Н

k =	1 Н
	ΔХ

ΔХ = 2.5см = ___________________м

2. Вычислите жесткость пружины динамометра по формуле

3. Поднять рукой груз, разгружая пружину, и установить пробковый фиксатор на проволочном стержне динамометра у нижнего края шкалы выше металлической ограничительной скобы.

4. Отпустить груз. Падая, груз растянет пружину. Снять груз с крючка и по положению фиксатора 1 (см. рисунок), измерить максимальное удлинение пружины х. (см), перевести в метры. Повторите опыт пять раз. Данные для вычислений приведены ниже.

х₁= 4.2 см=_____м, х₂= 4.1 см=-_______м, х₃= 4.3 см=______м, х₄= 4.2 см=_________м, х₅= 4.4 см=_______м.

5. Вычислите среднее значение удлинения пружины х_ср =

6. Вычислите среднее значение потенциальной энергии груза по формуле Е₁ = mgx_ср

7. Вычислите среднее значение потенциальной энергии упруго деформированной пружины по

Е₂=	kx ²_ср

8. Вычислите отношение энергий N = Е₁/Е₂, сравните N с единицей.

9. Вычислите погрешность, с которой был проверен закон сохранения энергии по формуле

ε =	׀ 1 – N ׀	× 100%

10. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Номер опыта	ΔХ,м	k, Н/М	х, м	х_ср= h_ср м	Е₁, Дж	Е₂,Дж	N	ε, %

Контрольный вопрос.

1. При каких условиях выполняется закон сохранения механической энергии?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Защита практической работы. (х численно равно вашему порядковому номеру в журнале.)

1. На какой высоте потенциальная энергия груза массой m =х тонн равна 10 000 Дж?

2. Вычислить потенциальную энергию пружины жесткостью (х) кН/м, растянутой на 5 см.

3. Кинетическая энергия тела (2х) Дж. Импульс тела равен (х) кг ·м/с. Чему равна масса тела?

4. Тело массой (0.х) свободно падает с высоты 2 м. Найти кинетическую энергию тела в момент удара о землю.

5. Под действием силы, направленной под углом 45^о к горизонту, тело перемещается горизонтально на (х)м. Определить величину действующей силы, если при этом совершается работа 707 Дж.