Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#59220Задание №17ФИПИ

Практические работы

Используя штатив с держателем, неподвижный блок, нить, один груз
и динамометр, соберите экспериментальную установку для измерения работы силы упругости при равномерном подъёме груза с использованием неподвижного блока. Определите работу, совершаемую силой упругости при подъёме груза на высоту 20 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.

Для выполнения данного экспериментального задания необходимо собрать установку, состоящую из неподвижного блока, закреплённого в лапке штатива. Через блок перекидывается нить, к одному концу которой подвешивается груз, а к другому — динамометр. При равномерном вытягивании нити вниз с помощью динамометра мы поднимаем груз вверх.

1) Схема экспериментальной установки:
На рисунке следует изобразить вертикальный штатив, к которому сверху прикреплён неподвижный блок. Через блок перекинута нить. С одной стороны блока на нити висит груз массой $m$ , с другой стороны нить тянет вниз динамометр. Рядом с грузом вертикально расположена линейка для контроля высоты подъёма $h$ .

2) Формула для расчёта работы:
Работа силы упругости $A$ при равномерном подъёме груза вычисляется по формуле:
$A = F \cdot s$ ,
где $F$ — модуль силы упругости (показания динамометра), $s$ — путь, пройденный точкой приложения силы (в случае неподвижного блока путь, пройденный концом нити, равен высоте подъёма груза: $s = h$ ).

3) Результаты прямых измерений:
Примечание: значения силы зависят от веса стандартного груза (обычно 100 г, что соответствует силе около 1 Н). Приведём пример записи с учётом указанных в условии погрешностей.
Путь (высота подъёма): $s = 20,0 \pm 0,2 \text{ см} = 0,200 \pm 0,002 \text{ м}$ .
Сила упругости (примерное значение для груза 100 г): $F = 1,0 \pm 0,1 \text{ Н}$ .

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

Ответ: 1) Рисунок установки; 2) $A = F \cdot s$ ; 3) $s = 20,0 \pm 0,2 \text{ см}$ , $F = 1,0 \pm 0,1 \text{ Н}$ ; 4) $A = 0,2 \text{ Дж}$ .

Источник: ФИПИ