Практическая работа 'ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ'

Практическая работа

ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Цель работы: экспериментальная проверка закона сохранения ме­ханической энергии.

Приборы и материалы: два штатива с муфтами и лапками, динамометр, линейка измерительная, шар, нитки.

Краткие теоретические сведения

Если в замкнутой системе отсутствует сила трения, а действуют только консервативные силы (сила упругости и сила всемирного тяготения), то полная механическая энергия системы сохраняется при любых взаимодействиях тел системы. На сколько уменьшается энергия одного тела, на столько же увеличивается энергия других тел системы. Если уменьшается потенциальная энергия, то на столько же увеличивается кинетическая энергия и наоборот.

Потенциальная энергия тела, поднятого над Землей (или над нулевым уровнем), равна:

Е_П = mgh, где т - масса тела, g - ускорение свободного падения,

h - высота над нулевым уровнем.

Кинетическая энергия движущегося тела равна: Ек=mv²/2

т - масса тела, v - скорость тела.

Выполнение работы.

1. Соберите установку, изображенную на рисунке.

2. Отодвиньте шар на столько, чтобы динамометр показывал при­мерно 2-4 Н.

3. Запишите показания динамометра.

4. Отпустите шар, при этом потенциальная энергия пружины пере­ходит в кинетическую энергию шара. Заметьте место его падения. Повторите опыт 5 раз. Найдите среднее значение S_ср

S_ср =(S₁+S₂+S₃+ S₄+ S₅)/5

2. 5. Измерьте удлинение пружины при показании динамометра F из пункта 3.

3. Вычислите потенциальную энергию растянутой пружины:

Е_п =kx²/2=Fx/2

2. Измерьте массу шара.

3. Измерьте высоту h, с которой падал шар.

2. Вычислите скорость шара в момент начала движения. Для это­го воспользуйтесь формулами движения тела, брошенного горизонтально с высоты h. S = vt , h=gt²/2 , отсюда

v=S/t a t= 2h/g, и v=S g/2h (таким образом

начальная скорость движения выражается через измеряемые в опыте величины) g=9,8м/с²

2. Вычислите кинетическую энергию шара в начале движения:

Е_к=mv²/2=mS²g/4h

2. Результаты вычислений занесите в таблицу.

   F_упр(Н)

   х(м)

   S_ср(м)

   m(кг)

   h(м)

   v(м/с)

   Eк(Дж)

   Eп(Дж)

   Eк/Eп

   
   

3. Сравните Eк/Eп с единицей.

4. Оцените относительную погрешность: ε=1-Eк/Eп

5. Оцените абсолютную погрешность потенциальной энергии растянутой пружины.

∆Е_п=Е_пεЕ_п

Е_п =Fx/2

εЕ =ε_F+ε_x =∆F/F+∆x/x

2. Оцените абсолютную погрешность кинетической энергии шара.

∆Е_к =Е_к εЕк

Е_к = mS²g/4h

εЕк =ε_m + 2ε_ср +ε_q +ε_h

Погрешностями ε_m ε_h ε_q по сравнению с погрешностью ε_Sср можно пренебречь

εЕк 2ε =2∆S_ср/S

2. Сделайте вывод о проделанной роботе.

Контрольные вопросы:

1. Сформулируйте условия, при которых выполняется закон сохранения механической энергии.

2. Сформулируйте теорему о кинетической энергии.

3. Сформулируйте закон сохранения и преобразования энергии.