Л. з. 2.Изуч. зак. сохр мех энерг

Лабораторное занятие 2

Изучение закон сохранения механической энергии

Цель

Сравнить две величины - уменьшение потенциальной энергии прикрепленного к пружине тела при его падении, и увеличение потенциальной энергии растянутой пружины.

Оборудование

Динамометр, жесткость пружины которого равна 40 Н/м; линейка измерительная; груз из набора по механике масса груза равна (0,100±0,002)кг; штатив с муфтой и лапкой;

Содержание и метод выполнения работы:

Для работы используется установка, показанная на рисунке. Она представляет собой укрепленный на штативе динамометр с фиксатором (показан на рисунке под цифрой 1). Пружина динамометра заканчивается проволочным стержнем с крючком. Фиксатор - это легкая пластинка из пробки, прорезанная ножом до ее центра (показан на рисунке под цифрой 2). Ее насаживают на проволочный стержень динамометра. Фиксатор должен перемещаться вдоль стержня с небольшим трением, но трение все же должно быть достаточным, чтобы фиксатор сам по себе не падал вниз. В этом нужно убедиться перед началом работы. Для этого фиксатор устанавливают у нижнего края шкалы на ограничительной скобе. Затем растягивают и отпускают.

Фиксатор вместе с проволочным стержнем должен подняться вверх, отмечая этим максимальное удлинение пружины, равное расстоянию от упора до фиксатора.

Если поднять груз, висящий на крючке динамометра, так, чтобы пружина не была растянута, то потенциальная энергия груза по отношению, например, к поверхности стола равна mgH. При падении груза (отпускание на расстояние х = h) потенциальная энергия груза уменьшается на E₁ = mgh, а энергия пружины при ее деформации увеличивается на Е₂ = кх²/2.

Ход работы:

1. Груз из набора по механике прочно укрепите на крючке динамометра;

2. Поднимайте рукой груз, разгружая пружину, и установите фиксатор внизу у скобы;

3. Отпустите груз. Падая, груз растянет пружину. Снимите груз и по положению фиксатора измерьте линейкой максимальное удлинение х пружины;

4. Повторите опыт пять раз;

5. Подсчитайте E_1cp = mgh_cp и Е_2ср = кх²_ср /2;

6. Результаты занесите в таблицу:

Номер опыта	Xmax, M	Хср = hcp	Elср, Дж	E2ср, Дж	E1ср / Е2ср
	•				>

7. Сравните отношение E_1cp/ Е_2ср с единицей и сделайте вывод о погрешности, с которой был проверен закон сохранения энергии.

Е% = │1 – Е₁ / Е₂│ 100%

Контрольные вопросы

1. Что называется полной механической энергией? Единица измерения.

2. Дай определения и запиши формулы кинетической и потенциальной энергии.

3. Сформулируй и объясни закон сохранения механической энергии. Почему этот закон является фундаментальным законом природы?

4. Тело бросили вверх с начальной скоростью 72 км/ч. До какой высоты сможет подняться тело? Какова будет скорость тела через 1 сек. После броска?

5. К пружине жёсткостью 0,5 Н/м прикрепили груз массой 500гр. При этом пружина растянулась на 5см. С какой максимальной скоростью груз растягивает пружину? Вырази ответ в см/сек.