Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#59145Задание №17ФИПИ

Практические работы

Используя штатив с муфтой, подвижный блок, нить, 3 груза и динамометр, соберите экспериментальную установку для измерения работы силы упругости при подъёме трёх грузов с использованием подвижного блока. Определите работу, совершаемую силой упругости при подъёме 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.
Для выполнения задания необходимо собрать установку с подвижным блоком. Один конец нити закрепляется в лапке штатива, нить пропускается под подвижным блоком, к крючку которого подвешены три груза. Второй конец нити тянется вертикально вверх с помощью динамометра. При подъёме грузов на высоту $h$ свободный конец нити (и динамометр) проходит путь $s$ , который в два раза больше высоты подъёма грузов.

2) Формула для расчёта работы.
Работа силы упругости (силы тяги) при равномерном подъёме определяется как произведение модуля силы на путь, пройденный точкой приложения силы:
$A = F \cdot s$ ,
где $F$ — сила упругости пружины динамометра, $s$ — путь, пройденный концом нити, к которому приложен динамометр.

3) Результаты прямых измерений.
При использовании подвижного блока для подъёма трёх грузов (масса каждого обычно составляет $100 \text{ г}$ , итого $300 \text{ г}$ ) на высоту $h = 10 \text{ см}$ , путь свободного конца нити составит $s = 2 \cdot h = 20 \text{ см}$ .
Сила $F$ , которую покажет динамометр, в идеальном случае (без учёта трения и массы блока) была бы равна половине веса грузов ( $1,5 \text{ Н}$ ), однако на практике из-за веса блока и трения она составляет примерно $1,7 \text{--} 1,8 \text{ Н}$ .
(Примечание: значения ниже являются примерными, на реальном экзамене необходимо записать данные своего измерения).
Путь: $s = 20,0 \pm 0,2 \text{ см} = 0,200 \pm 0,002 \text{ м}$ .
Сила упругости: $F = 1,7 \pm 0,1 \text{ Н}$ .

4) Значение работы силы упругости.
Подставим измеренные средние значения в формулу:
$A = 1,7 \text{ Н} \cdot 0,2 \text{ м} = 0,34 \text{ Дж}$ .

Ответ: $A = 0,34 \text{ Дж}$ .

Источник: ФИПИ