112. Серіппеде тербелетін дененің амплитудасын, максимльды жылдамдығын және толық энергиясын өлшеу

Құралдар: 1) динамометр; 2) өлшеуіш сызғыш; 3) массасы 100 г екі қармағы бар жүктер – 2 дана; 4) фронтальды жұмыстарға арналған штатив (251-сур. қарау).

Жұмыстың мақсаты – оқушылардың серіппеде тербелетін дененің максимальды жылдамдығы мен толық энергиясын өлшей білу икемін қалыптастыру.

Басында динамометр серіппесінің қаттылығын өлшейді. Содан соң қондырғыны 251-сурет бойынша құрастырады. Өлшеуіш сызғыштың көмегімен динамометр серіппесіне ілінген жүктердің тепе-теңдік қалыбын белгілейді.

Жүктерді вертикальды төменге тартады (созады, кереді), мысалы олардың тепе-теңдік қалыбынан 5 см-ге тартып жіберіп қояды. Жүктердің тербелісі кезінде олардың жылдамдықтарының кезеңдік өзгерісі мен кинетикалық және потенциальды энергияның өзара айналуы (өзгеруі) байқалады.

Оқушылардың зейінін тербелген жүктерге екі күш әсер ететініне аударады: ауырлықтың тұрақты күші және серіппенің серпімділігінің айнымалы күші. Жүктердің потенциальды энергиясы жүктерді көтеру бойынша ауырлық күшіне қарсы жұмыстарды орындау есебінен немесе серіппенің созылуы бойынша жұмысы есебінен көбейеді. Сондықтан потенциальды энергия көп сандық мәнге жүктердің жоғарғы және төменгі қалыптарында қол жеткізеді, ал аз сандық мәнге – олардың тепе-теңдік қалыбын өту мезетінде ие болады. Жүктердің кинетикалық энергиясы жүктердің тепе-теңдік қалыбын өту мезетінде максимальды, ал олардың жоғарғы және төменгі қалыптарында минимальды.

Тербелуші жүктердің олардың тепе-теңдік қалыбына қатысты толық энергиясы олардың Е_р максимальды потенциал энергиясына тең немесе келесі формула бойынша есептелінетін Е_к, максимальды кинетикалық энергияға тең:

мұндағы т — жүктер массасы, У_тах – жүктердің максимальды жылдамдық модулі, к – серіппенің қаттылығы, А – жүктердің тербелу амплитудасы. Е_р = Е_к энергияны сақтау заңдары негізінде яғни

кА²..................

Осыдае жүктердің максимальды жылдамдығының модулі:

А

^И

ИЛ

V*'

Утах ^А Д/т" ‘ – тең болады.

Өлшеу мен есептеу нәтижелерін дәптерге жазып алады. Олар келесідей болуы мүмкін:

т = 0,2 кг А =0,050 ±0,001 м

Л = 40 —

м

-

= 0,05 Дж,

40—-(0,05 м)² „ кА м

= — = 2

Бұл жұмыста тербелуші дене ретінде калориметрге арналған денелер жинағынан қармағы бар болат немесе жез цилиндрді алуға болады. Жүмысты сондай-ақ кесігі 1X1 мм , ұзындығы 150 мм резеңке бауға ілінген, массасы 100 г жүкпен де орындауға болады.

1