Контрольные вопросы

1. Сформулируйте цель лабораторной работы.

2. Что называется системой отсчета?

3. Дайте определение материальной точки.

4. Сравните понятия пути и перемещения.

5. Дайте определения средней и мгновенной скоростей.

6. Дайте определения среднего и мгновенного ускорений.

7. Как зависит траектория движения от направления ускорения?

8. Укажите формулы, связывающие кинематические величины при равноускоренном прямолинейном движении.

9. Дайте определение силы.

10. Что характеризует масса тела?

11. Сформулируйте основные законы динамики - законы Ньютона.

12. Какая система тел называется изолированной?

13. Сформулируйте законы сохранения импульса и механической энергии.

14. Какое движение тела называется свободным падением?

15. Как записать 2-ой закон Ньютона для свободного падения?

16. Как ускорение свободного падения зависит от широты точки наблюдения?

17. Почему величина ускорения свободного падения на уровне моря различна на полюсе и экваторе?

18. Как уменьшится ускорение свободного падения при подъеме с уровня моря на высоту h = 10 км? Радиус Земли R₃=6370 км.

19. Нарисуйте эскиз машины Атвуда.

20. При каком условии ускорения тел, используемых в машине Атвуда, одинаковы по модулю?

21. При каких условиях одинаковы силы натяжения нитей по обе стороны неподвижного блока ?

22. Как движется система тел в машине Атвуда?

23. Какое время измеряет секундомер машины Атвуда?

24. Укажите зависимость квадрата скорости равноускоренного движения системы тел от величины перемещения.

25. Какие величины определяют с помощью прямых измерений в данной лабораторной работе?

26. Какие сделаны допущения при выводе формулы ускорения системы тел?

27. По какой формуле определяют величину ускорения свободного падения g?

28. Найдите ускорение свободного падения, если масса перегрузка в 4 раза меньше массы одного груза, а ускорение системы грузов с перегрузком равно а = 1,1 м/с².

29. По какой формуле можно найти полуширину доверительного интервала g ускорения свободного падения?

30. Можно ли использовать закон сохранения механической энергии для описания движения системы тел в машине Атвуда?

Лабораторная работа № 3

Изучение закона сохранения энергии. Сравнение изменения потенциальной энергии растянутой пружины с изменением кинетической энергии тела

Цель работы: Сравнить уменьшение потенциальной энергии растянутой пру­жины с увеличением кинетической энергии тела, связанного с пру­жиной.

Оборудование: два штатива для фронтальных работ; динамометр учебный; шар; нитки; листы белой и копировальной бумаги; линейка измери­тельная; весы учебные со штативом; гири.

Теоретические основы работы

На основании закона сохранения и превращения энергии при взаимодействии тел силами упругости изменение потенциальной энергии растянутой пружины должно быть равно изменению кине­тической энергии связанного с ней тела, взятому с противополож­ным знаком:

.

Для экспериментальной проверки этого утверждения можно воспользоваться установкой, изображенной на рисунке 1. В лапке штатива закрепляют динамометр. К его крючку привязывают шар на нити длиной 60—80 см. На другом штативе на одинаковой высоте с динамометром укрепляют в лапке желоб. Установив шар на краю желоба и удерживая его, отодвигают второй штатив от первого на длину нити. Если отодвинуть шар от края желоба на х, то в результате деформации пружина приобретет запас потенциальной энергии

где k — жесткость пружины.

Затем шар отпускают. Под действием силы упругости шар приобретает скорость V. Пренебрегая потерями, вызванными действием силы трения, можно считать, что потенциальная энер­гия растянутой пружины полностью превратится в кинетическую энергию шара:

Рис. 1

Скорость шара можно определить, измерив дальность его поле­та S при свободном падении с высоты h. Из выражений и следует, что . Тогда

Целью работы является проверка равенства:

С учетом равенства получим: