Ход выполнения работы

Теория

Лабораторная работа №2

Тема: Проверка закона сохранения механической энергии при движении тела под действием сил тяжести и упругости.

Цель работы: научиться измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и упругодеформированной пружины, сравнивать два значения потенциальной энергии системы.

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, динамометр лабораторный с фиксатором, лента измерительная, груз на нити длиной около 25 см.

Работой A, совершаемой постоянной силой называется физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла α между векторами силы и перемещения (рис. 1.18.1):

A = Fs cos α.

Энергия - физическая величина, характеризующая состояние тела или системы тел по их движению и взаимодействию.

В механике выделяют два вида энергии: кинетическую энергию и потенциальную энергию

Кинетическая энергия - энергия движущегося тела. (От греческого слова kinema - движение). Это ф изическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости. Кинетическая энергия обозначается буквой E и определяется формулой

По определению кинетическая энергия покоящегося в данной системе отсчета тела обращается в ноль.

Потенциальная энергия – это энергия взаимодействия тел или частей тела.

Потенциальная энергия поднятого над Землей тела – это энергия взаимодействия тела и Земли гравитационными силами.

Физическую величину, равную произведению массы тела на модуль ускорения свободного падения и на высоту, на которую поднято тело над поверхностью Земли, называют потенциальной энергией взаимодействия тела и Земли.

Значение потенциальной энергии тела, поднятого над Землей, зависит от выбора нулевого уровня, т. е. высоты, на которой потенциальная энергия принимается равной нулю. Обычно принимают, что потенциальная энергия тела на поверхности Земли равна нулю.

Потенциальная энергия упруго деформированного тела – это энергия взаимодействия отдельных частей тела между собой силами упругости.

Физическая величина, равная половине произведения жесткости тела на квадрат его деформации, называется потенциальной энергией упруго деформированного тела:

Закон сохранения энергии в механических процессах:

Е_{k 1} + Е_{р 1} = E_{k 2} + E_{p 2}.

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается постоянной.

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел называется полной механической энергией. Закон сохранения энергии выполняется в замкнутой системе.

Замкнутая система – это система, на которую не действуют внешние силы или действие этих сил скомпенсировано.

Контрольные вопросы

1. Что называется энергией?

2. Какие виды механической энергии вы знаете?

3. Какие тела обладают кинетической энергией?

4. От каких физических величин зависит значение кинетической энегрии тел?

5. Какая энергия называется потенциальной?

6. Какие виды потенциальной энегрии вы знаете?

7. Запишите формулу потенциальной энергии упруго деформированного тела.

8. Что называется полной механической энергии

9. В чем заключается закон сохранения механической энергии?

10.Почему закон сохранения энергии выполняется в замкнутых системах?

Рис.1

1. Соберите установку по рис.1.

2. Привяжите груз к нити, другой конец нити привяжите к крючку динамометра и измерьте вес груза F₁= mg (можно использовать массу груза, если она известна).

3. Измерьте расстояние l от крючка динамометра до центра тяжести груза.

4. Поднимите груз до высоты крючка динамометра и отпустите его.

5. Снимите груз и измерьте линейкой максимальное

удлинение пружины _ l.

6. Отсчитайте по шкале максимальное значение модуля силы упругости пружины. Среднее значение силы упругости равно F/2

7. Найдите высоту падения груза: h = l + _ l.

8. Вычислите потенциальную энергию системы в первом положении груза, т.е. перед началом падения, приняв за нулевой уровень значение потенциальной энергии груза в конечном его положении: Ep / = mgh = F₁ х(l + _ l).

9. В конечном положении груза его потенциальная энергия равна нулю.

Потенциальная энергия системы в этом состоянии определяется лишь энергией упруго деформированной пружиныLгде F- среднее занчение силы упугости.

Вычислите ее.

10. Результаты измерений и вычислений внесите в таблицу:

Сила тяжести,F1,Н	Отклонение тела (: h = l + _. l),м	Потенциальная энергия тела,Дж	Среднее значение силы упругости,Н	Отклонение пружины l l,м	Потенциальная энергия пружины,Дж

ВЫВОД: (сравните значения потенциальной энергии в первом и во втором состоянияхсистемы)

Дата добавления: 2014-12-08