Лабораторная работа №1. Тема: Изучение закона сохранения механической энергии.

Лабораторная работа №1.

Тема: Изучение закона сохранения механической энергии.

Цель работы: исследовать явление превращения потенциальной энергии упругой деформации пружины в кинетическую энергию поступательного движения тела.

Оборудование: два штатива, динамометр, шар с отверстием, нить, линейка, белая и копировальная бумага, весы, гири

Теоретические сведения

По закону сохранения и превращения механической энергии при любых взаимодействиях тел силами всемирного тяготения и упругости механическая энергия системы тел не изменяется.

Поэтому если скорость некоторого тела изменяется под действием пружины, то изменение кинетической энергии тела ∆Е_k  должно быть равно изменению потенциальной энергии пружины с противоположным знаком:  ∆Е_k = - ∆Е_р,                       ∆Е_k  + ∆Е_р =0

Если пружина жесткостью k  имеет деформацию  х, то ее потенциальная энергия упругой деформации равна:  Е_р =.

Если потенциальная энергия полностью расходуется при взаимодействии пружины жесткостью  k и тела массой  m, то это тело из состояния покоя должно приобрести такую скорость u, при которой выполняется равенство:     =

Порядок выполнения работы

1.   Установить динамометр и шар на одинаковой высоте    h  от поверхности стола. Нить длиной  60 – 80 см  одним концом зацепить за крючок динамометра, другим концом привязать к шару (рис. 1).

2. Придерживая шар, отодвинуть штатив настолько, чтобы деформация пружины  х  была равна  10 см. снять показания динамометра  F.

Определить жесткость пружины
         3. По найденной жесткости    k   пружины и  её деформации   x  вычислить  изменение потенциальной энергии упругой деформации:

∆Е_р =.                    рис .1

4. Отпустить шар. В месте падения шара положить листы белой и копировальной бумаги. Место падения отмечается при ударе по копировальной бумаге.                                                                 рис.1

Повторить опыт три раза. Измерить среднее значение дальности полёта       шара при падении с высоты  h

Массу шара измерить с помощью весов. Вычислить изменение кинетической энергии шара:  

Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу:

          5.  Сравнить полученные значения   и сделать вывод.
          6.  Оценить границы погрешности определения потенциальной энергии растянутой пружины и кинетической энергии шара.

          7. Сделайте вывод.

Контрольные вопросы

1.                  Каким выражением определяется потенциальная энергия  деформированной  пружины?

2.                  Каким выражением определяется кинетическая энергия тела?

3.  При каких условиях выполняется закон сохранения механической энергии?

4.    Рассчитайте кинетическую энергию локомотива, если его скорость 73 км/ч, а масса 233 т.

5. Рассчитать потенциальную энергию камня массой 23 кг, поднятого на высоту 4 м над землей.  Определить скорость в момент удара о Землю этого камня.