Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#59116Задание №17ФИПИ

Практические работы

Используя штатив с держателем, неподвижный блок, нить, два груза
и динамометр, соберите экспериментальную установку для измерения работы силы упругости при равномерном подъёме грузов с использованием неподвижного блока. Определите работу, совершаемую силой упругости при подъёме двух соединённых вместе грузов на высоту 10 см.Абсолютная погрешность измерения силы равна ±0,1 Н, абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±0,2 см.

В бланке ответов № 2:

1)сделайте рисунок экспериментальной установки;

2)запишите формулу для расчёта работы силы упругости;

3)укажите результаты прямых измерений силы упругости и пути с учётом абсолютных погрешностей измерений;

4)запишите значение работы силы упругости.

Ваше решениедо 3 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение.

1) Рисунок экспериментальной установки.
На рисунке следует изобразить штатив, к лапке которого прикреплён неподвижный блок. Через блок перекинута нить. К одному концу нити подвешены два груза, а другой конец нити прикреплён к крючку динамометра. При проведении опыта динамометр тянут вертикально вниз, обеспечивая равномерный подъём грузов.

2) Формула для расчёта работы.
Работа силы упругости $A$ при равномерном движении рассчитывается по формуле:
$A = F_{упр} \cdot s$ ,
где $F_{упр}$ — модуль силы упругости (сила, с которой тянут нить, измеряемая динамометром), $s$ — путь, пройденный точкой приложения силы (высота подъёма грузов).

3) Результаты прямых измерений.
Примечание: значения силы зависят от веса стандартных грузов (обычно по $100 \text{ г}$ ). Для двух грузов общим весом $2 \text{ Н}$ с учётом трения в блоке динамометр покажет значение около $2,1 \text{ Н}$ .
Сила упругости: $F_{упр} = (2,1 \pm 0,1) \text{ Н}$ (примерное значение, записывается по показаниям прибора).
Путь (высота подъёма): $s = 10 \text{ см} = 0,1 \text{ м}$ .
С учётом погрешности, указанной в условии ( $\pm 0,2 \text{ см}$ ):
$s = (10,0 \pm 0,2) \text{ см}$ .

4) Расчёт значения работы силы упругости.
Подставим измеренные средние значения в формулу:
$A = 2,1 \text{ Н} \cdot 0,1 \text{ м} = 0,21 \text{ Дж}$ .

Ответ: 1) рисунок выполнен; 2) $A = F_{упр} \cdot s$ ; 3) $F_{упр} = (2,1 \pm 0,1) \text{ Н}$ , $s = (10,0 \pm 0,2) \text{ см}$ ; 4) $A = 0,21 \text{ Дж}$ .

Источник: ФИПИ