решить
Лабораторная работа № 2
Проверка закона сохранения энергии при действии сил тяжести и упругости.
Цель работы: измерить максимальную скорость тела, колеблющегося на пружине, с использованием закона сохранения энергии.
Оборудование, средства измерения: динамометр, штатив лабораторный, груз массой 100 г – 2 шт., линейка измерительная, кусочек мягкой ткани или войлока.
Теоретическое обоснование
Схема экспериментальной установки приведена на рисунке. Динамометр укреплен вертикально в лапке штатива. На штатив помещается кусочек мягкой ткани или войлока. При подвешивании к динамометру грузов растяжение пружины динамометра определяется положением указателя. При этом максимальное удлинение ( или статическое смещение) пружины x0 возникает тогда, когда сила упругости пружины с жесткостью K уравновешивает силу тяжести груза массой m:
kx0=mg, где g=9,81 , (1)
Следовательно,
X0=. (2)
Статическое смещение характеризует новое положение равновесия нижнего конца пружины.
Если груз оттянуть на расстояние А от точки О’ и отпустить, то возникают периодические колебания груза. В точках, называемых точками поворота, груз останавливается, изменяя направление движения на противоположное. Поэтому в этих точках скорость груза .
Максимальной скоростью груз будет обладать в средней точке О’. На колеблющейся груз действует две силы: постоянная сила тяжести mg и переменная сила упругости kx. Потенциальная энергия тела в гравитационном поле в произвольной точке с координатой x равна mgx. Потенциальная энергия деформированного тела соответственно равна .
При этом за нуль отсчета потенциальной энергии для обеих сил принята точка x=0, соответствующая положению указателя для нерастянутой пружины.
Полная механическая энергия груза в произвольной точке складывается из его потенциальной и кинетической энергии. Пренебрегая силами трения, воспользуемся законом сохранения полной механической энергии.
Проводя несложные преобразования, получаем формулу: ., (3)
Тогда модуль максимальной скорости грузов, ., (4)
Жесткость пружины можно найти, измерив статическое смещение . Как следует из формулы (1), , (5)
Соответственно, . (6)
Порядок выполнения работы
1. Соберите экспериментальную установку.
2. Измерьте линейкой с миллиметровыми делениями статическое смещение пружины ( новое положение равновесия нижнего конца пружины динамометра) при подвешивании груза. =2 см
3. Абсолютную погрешность измерения статического смещения груза принимают равной цене деления шкалы линейки
Δ=1мм
4. Оттяните груз вниз на расстояние А (5-7 см) от нового положения равновесия и отпустите его. Измерьте амплитуду колебаний.
A=
5. Абсолютную погрешность измерения амплитуды колебаний А груза принимают равной цене деления шкалы линейки
ΔА=1 мм
6. Рассчитайте модуль максимальной скорости колеблющегося груза по формуле
=
7. Вычислите относительную погрешность измерения максимальной скорости груза.
Δ=
8. Запишите окончательный результат измерения максимальной скорости груза в виде
Δ
237
263
Ответы на вопрос:
Дано:
Координата x(t) = 2.5t + t² (м)
Найти:
а. характер движения точки.
б. начальная координата
в. начальная скорость
с. ускорение движения
д. уравнение перемещения
Уравнение координаты при равноускоренном движении имеет вид
x(t) = x₀ + v₀ · t + 0.5a · t²
В соответствии с заданным уравнением
x(t) = 2.5t + t² (м)
имеем
а. движение равноускоренное в направлении оси х
б. начальная координата x₀ = 0
в. начальная скорость v₀ = 2.5 (м/с)
с. ускорение а = 2 (м/с²)
d. уравнение перемещения имеет вид
s(t) =v₀ · t + 0.5a · t²
Уравнение перемещения для рассматриваемого случая в точности совпадает с заданным уравнением координаты, поскольку начальная координата x₀ = 0.
s(t) = 2.5t + t² (м)
Реши свою проблему, спроси otvet5GPT
-
Быстро
Мгновенный ответ на твой вопрос -
Точно
Бот обладает знаниями во всех сферах -
Бесплатно
Задай вопрос и получи ответ бесплатно
Популярно: Физика
-
MAXguychenya06.07.2021 08:20
-
FantomASS106.10.2020 22:22
-
МаркЛеткеман26.08.2022 06:16
-
IUcenhik30.01.2020 11:27
-
timatima315.07.2021 19:00
-
alekseykraynov13.02.2021 13:32
-
Arthas121252303.02.2022 20:46
-
lebedevan18919.07.2021 07:56
-
АринаБелочка180326.03.2023 23:27
-
Poli253310.06.2023 09:39
Есть вопросы?
-
Как otvet5GPT работает?
otvet5GPT использует большую языковую модель вместе с базой данных GPT для обеспечения высококачественных образовательных результатов. otvet5GPT действует как доступный академический ресурс вне класса. -
Сколько это стоит?
Проект находиться на стадии тестирования и все услуги бесплатны. -
Могу ли я использовать otvet5GPT в школе?
Конечно! Нейросеть может помочь вам делать конспекты лекций, придумывать идеи в классе и многое другое! -
В чем отличия от ChatGPT?
otvet5GPT черпает академические источники из собственной базы данных и предназначен специально для студентов. otvet5GPT также адаптируется к вашему стилю письма, предоставляя ряд образовательных инструментов, предназначенных для улучшения обучения.