Лабораторная 9. Проверка закона сохранения и превращения механической энергии

4. Измерьте линейкой абсолютную. деформацию пружины $x$ при силе упругости $2$ Н и высоту $h$, Измерения повторите три раза. Результаты измерений занесите в таблицу.

Опыт $m$ $h$ $l$ $x$
$1$ $0.0102$ $0.328$ $0.36$ $0.045$
$2$ $0.0102$ $0.328$ $0.375$ $0.045$
$3$ $0.0102$ $0.328$ $0.378$ $0.045$
$4$ $-$ $-$ $0.22$ $-$
$5$ $-$ $-$ $0.38$ $-$
Ср. $0.0102$ $0.328$ $0.343$ $0.045$

5. Определите средние значения $\langle m\rangle, \langle h\rangle, \langle l\rangle, \langle x\rangle$.

$\langle m\rangle=\frac{0.0102+0.0102+0.0102}{3}=0.0102$ кг;

$\langle h\rangle=\frac{0.328+0.328+0.328}{3}=0.328$ м;

$\langle l\rangle=\frac{0.36+0.375+0.378+0.22+0.38}{5}=0.343$ м;

$\langle l\rangle=\frac{0.045+0.045+0.045}{3}=0.045$ м.

6. Подставьте $\langle m\rangle, \langle h\rangle, \langle l\rangle, \langle x\rangle$ в формулу (7) и проверьте выполнение закона сохранения энергии.

$F_y·x=2 Н·0.045 м =0.09;$

$\dfrac{ml^2g}{2h}=\frac{0.0102·0.343·10}{2·0.328}\approx0.02.$

7. Ответьте на контрольные вопросы

1. Какую энергией называют механической?

Называют энергию, равную сумме кинетической и потенциальной энергии тела.

2. При каких условиях выполняется закон сохранения механической энергии?

Закон сохранения механической энергии выполнятся, если работа или трение (сопротивление) равны нулю.

3. Чем можно объяснить только приближенное равенство потенциальной энергии пружины и кинетической энергии шара?

От komandor: Приближенное равенство является следствием трения и сопротивлений, а также погрешности.

Несовпадение значений потенциальной энергии пружины и кинетической энергии шаров. Это объясняется погрешностью измерений.

Выводы: чем с большей высоты скатывается шар, тем большую скорость он приобретает за счёт приобретённой потенциальной энергии и, соответственно, увеличивается дальность полёта шарика.

8. Суперзадание

Какую пружину (с большей или меньшей жёсткостью) лучше использовать в работе для более точного выполнения закона сохранения механической энергии? Почему?

Лучше использовать пружину меньшей жёсткости, т. к. такая пружина будет легче растягиваться, относительная деформация материала будет меньше (меньше отклонение от реальных упругих свойств пружины), что уменьшит погрешности в измерениях. Если использовать пружину с большей жёсткостью, возможны отклонения от линейного закона Гука при больших нагрузках на пружину.