Порівняння роботи сили пружності із зміною кінетичної енергії тіла

РПФ – 2

Порівняння роботи сили пружності із зміною кінетичної енергії тіла.

2001 рік.

Тема. Порівняння роботи сили пружності

із зміною кінетичної енергії тіла.

Мета: Дослідити шляхом перевірки Закон збереження енергії.

Обладнання: штативи для фронтальних робіт 2 шт., динамометр технічний, куля, нитки, лінійка вимірювальна, терези механічні з штативами, гирі.

Теоретичні відомості.

Теорема про кінетичну енергію твердить, що сила прикладена до тіла, дорівнює зміні кінетичної енергії тіла: .

Для експериментальної перевірки цього твердження можна скористатися установкою.

У лапці штатива прив¢язують горизонтально динамометр. До його гачка прив¢язують кулю на нитці довжиною 60-80см. На другому штативі, на такій самій висоті, як динамометр, закріплюють лапку. Встановити кулю на краю лапки, штатив закріплюють на лапку. Встановивши кулю на краю лапки, штатив разом з кулею відсувають від першого штатива на таку відстань, щоб на кулю діяла сила пружності з боку пружини динамометра. Після цього кулю відпускають. Під дією сили пружності куля набуває швидкості V, її кінетична енергія змінюється від 0 до . Отже, DЕ_к = .

Щоб визначити модуль швидкості кулі, набутої під дією сили пружності F_пр, треба виміряти дальність польоту S куля під час вільного падіння з висоти k.

.

Сила пружності під час дії па кулю за законом Гука змінюється лінійно від F_пр=2Н до F_пр=0, середнє значення сили пружності дорівнює .

Виміряти деформацію пружини динамометра х, можна обчислити силу пружності: А = F_прх=1/2F_рх

Завдання цієї роботи – перевірити А = DЕ_к, тобто

1/2F_прх=.

Послідовність виконання роботи.

1. Закріпіть на штативах динамометр і лапку для кулі на однаковій висоті 40 см від поверхні стола.

2. Тримаючи кулю на лапці, відсувайте штатив доти, поки показ динамометра дорівнюватиме 2Н.відпустіть кулю з лапки; позначте місце її падіння на столі. Дослід повторіть 2-3 рази. S – дальність польоту.

3. Виміряйте масу кулі за допомогою терезів і обчисліть зміну кінетичної енергії під дією сили пружності.

4. Виміряйте динамометрах при силі пружності 2Н. Обчисліть роботу А сили пружності.

5. Оцініть межі похибки обчислення значень зміни кінетичної енергії Е_к і роботи А сили пружності. Порівняйте знайдені значення А сили пружності і зміни кінетичної енергії Е_к кулі. Зробіть висновок.

Контрольне запитанні.

За якої умови роботу змінної сили можна обчислювати, взявши за середнє значення саме півсуму початкового і кінетичного значення.

Виконання роботи №1.

1. Результати вимірювань записуємо в таблицю:

6. Остаточний результат.

Виконання роботи №2

1. Результати вимірювань записуємо в таблицю.

РПФ – 3

Вимірювання довжини звукової хвилі

і швидкості в повітрі методом резонансу.

Учениці 9-Б класу

Федю Наталії

2001 рік.

Вимірювання довжини звукової хвилі і швидкості звуку в повітрі методом резонансу.

Мета: Визначити довжину звукової хвилі і її швидкість в повіті.

Обладнання: трубка резонансна, камертон з частотою коливань 440 Гц, молоточок гумовий для камертона, штатив для фрахтальних робіт.

Теоретичні відомості.

1. Камертоном з відомою частотою утворити звуковий резонанс у трубі, закритій з одного боку, і за даним досліду, визначити довжину звукової хвилі.

2. Знаючи довжину хвилі і частоту джерела звуку (в повітрі), обчислити модуль швидкості поширення звуку в повітрі.

Повітряний стовп, замкнутий в трубі з відкритим кінцем, є коливальною системою з власною частотою. Якщо коливання повітря цього стовпа збуджувати імпульсами звукової частоти, яка дорівнює власній частоті повітряного стовпа, то амплітуда вимушених коливань повітря в ньому досягне максимального значення, збільшення гучності звуку. Щоб дістати резонанс, зніміть власну частоту коливань повітряного стовпа, змінюючи його довжину. При цьому явище резонансу спостерігають двічі. Перший резонанс виникає, коли довжина повітряного стовпа l₁ дорівнює чверті довжині хвилі l₁, тобто . Другий резонанс за тієї самої частоти настає тоді, коли довжина повітряного стовпа збільшується у три рази, тобто . Взагалі в трубі, закритій з одного кінця, резонанс настає тоді, коли довжина повітряного стовпа містить непарне число довжини хвилі.

Послідовність виконання.

1. Закріпіть камертон у муфті штатива, обгорнувши ніжку яким-небудь матеріалом.

2. Збуджуєте камертон ударами гумового молотка і одночасно переміщуйте циліндр уздовж труби, відшукуючи для нього такі положення, за яких звук значень підсилюється. Позначивши такі місця, точніше настройте циліндр, переміщуйте його в невеликих межах на здійсненій ділянці. Для камертона на 440 Гц. Можна знайти два таких положення.

3. Виміряйте довжину повітряного стовпа при першому і другому резонансі і обчисліть середню довжину хвилі l за формулою .

4. Обчисліть модуль швидкості поширення звуку V в повітрі при даній температурі.(2)., де n - частота коливань камертона.

5. Обчисліть відносну та абсолютну похибку вимірювань швидкості звуку за формулами:

У формулі (3) DV складається з основної похибки вимірювальної стрічки (3 мм) і похибки відліку. Доданком можна знехтувати.

Контрольні запитання.

1. В яких місцях повітряного стовпа при 2 резонансі частини повітря коливаються з найбільшою амплітудою.

2. Яких місцях амплітуда коливань дорівнює 0.

3. Чи залежить швидкість поширення звукових хвильові частоти коливань.

Виконання роботи №1.

1. Результати вимірювань записуємо а таблицю.

5. Остаточний результат:

а) Довжина звукової хвилі:

б) Швидкість звуку у повітрі:

6. Робота виконана з точністю ______%

Виконання роботи №2.

2. Результати вимірювань записуємо а таблицю.

2. Обчислюємо довжину хвилі.

3. Обчислюємо частоту коливань.

4. Обчислюємо швидкість звуку в поітрі

5. Остаточний результат:

а) Довжина звукової хвилі:

б) Швидкість звуку у повітрі: