Закон сохранения полной механической энергии
Полная механическая энергия консервативной системы, находящейся в стационарном потенциальном поле, постоянна:
где Uсоб– собственная потенциальная энергия системы – это энергия взаимодействия друг с другом всех частиц системы. Она зависит от взаимного расположения частиц системы;Uвнеш– внешняя потенциальная энергия системы – это сумма потенциальных энергий всех ее частиц, находящихся во внешнем стационарном потенциальном поле;K– кинетическая энергия системы – это сумма кинетических энергий составляющих ее частиц.
Если работа сил стационарного поля над частицей не зависит от пути, пройденного частицей, а зависит только от начального и конечного положения частицы, то такие силы называются консервативными, а полепотенциальным.
Оборудование: вогнутый желоб, шарик, секундомер.
Рабочее задание: определить радиус кривизны вогнутой поверхности.
Порядок выполнения работы
1. С помощью микрометра n1= 5 раз в разных местах измерить диаметр шарикаd. Занести данные в Таблицу 1.
2. Отклонить шарик
в крайнее положение и отпустить без
начальной скорости. Определить время
tпяти (n1
= 5) полных колебаний шарика. Опыт
провестиn= 9 раз.
Определить период колебаний
в каждом опыте. Занести данные в табл.2.
3.Вычислить средние
значения диаметра
и радиуса шарика
,
а также периода колебаний
.
4.
Определить случайные отклонения
каждого измерения периода и среднее
квадратичное отклонение
.
Вычислить погрешность
результата измерений:
.
5.
Аналогично, определить случайные
отклонения
каждого измерения диаметра шарика и
среднее квадратичное отклонение
.
Вычислить погрешность результата
измерений
и
Содержание отчета
Вычислить
радиус кривизны поверхности
.
Найти абсолютную ∆Rи относительнуюEпогрешности в определенииRпо формулам
, 
.
Данные измерений и вычислений занести в табл. 1-3.
Таблица 1.
|
d, м |
< d>, м |
< r >, м | ||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.
< T> = ......... |
Таблица 3.
|
Контрольные вопросы
1. Из каких составляющих складывается полная энергия шарика?
2. Когда сохраняется полная механическая энергия?
3. Как направлены скорость и ускорение центра масс шарика?
4. Укажите положение шарика, в которых его центр будет иметь:
а) максимальное угловое ускорение; б) максимальную линейную скорость;
в) тангенциальное ускорение, равное нулю; г) нормальное ускорение, равное нулю;
Объясните ваш выбор.
5. Какой вид имеет динамическое уравнение колебаний шарика?
6. Сформулируйте условия, при которых возникают гармонические колебания.
7. Почему угол отклонения шарика (от положения равновесия) должен быть мал?