Краткая теория. Путь к правильному пониманию переходов движенияиз одной формы в другую был намечен М.В

Путь к правильному пониманию переходов движенияиз одной формы в другую был намечен М.В. Ломоносовым (1748). Он сформулировал закон общей массы вещества прихимических превращениях и закон хранения материи и движения. Через 100 лет после Ломоносова, Р. Майер и Г. Гельмгольц дали количественную формулировку закона сохранения и превращения энергии: "В замкнутой системе, энергия может переходить из одних видов в другие и передаваться от одного тела в другое, но ее общее количество остается неизменным".

Закон сохранения и превращения энергии имеет глубокий философский смысл. Он блестяще подтверждает одно их основных положений диалектического материализма о том, что движение является неотъемлемым свойством материи, что оно не сотворимо и не уничтожимо, а лишь преобразуется из одних форм в другие.

Если в замкнутой системе, кроме консервативных действуют такие неконсервативные силы, например, силы трения, то полнаямеханическая энергия системы не сохраняется. Рассматривая неконсервативные силы также как внешние, можно написать: Е₂ – Е₁ = А_нк

Где А_нк – работа неконсервативных сил.

Упражнение1. Сравнение работы силы упругостис изменением кинетической энергии тела.

Из механики известно, что работа равна изменению механической энергии тела:А= Е₂ – Е₁ = –ΔЕ

Если меняется только потенциальная энергия, то А= –ΔЕ_n, если кинетическая энергия, то А=–ΔЕ_к

Цель упражнения: Целью упражнения 1 является проверка утверждения, что работа упругой деформации пружины равна изменению кинетической энергии тела, происшедшего в результате совершенной работы.

Приборы и оборудование: два штатива, динамометр, шар (металлический), нить длиной 60-80 см, бумага копировальная.

Описание метода:

В лапке штатива закрепляют горизонтально динамометр. К крючку динамометра привязывают шар нанити длиной 60-80 см. На другом штативе на такой же высоте, как и динамометр закрепляют лапку. Установив шар на краю лапки, штатив вместе с шаром отодвигают от первого штатива на определенное расстояние, растягивая пружину. Затем шар отпускают. Под действием силы упругости он приобретает скорость, его кинетическая энергия изменяется от 0 до для определения скорости шара, приобретенной под действием силы упругости F_упр, можно измерить дальность полета S шара при свободном падении с высоты H: ; Отсюда скорость равна т.к., , то изменение кинетической энергии равно: (1) Сила упругости по закону Гука изменяется линейно от F_упр1 до F_упр2=0, среднее значение силы упругости равно:

Измерив деформацию пружины динамометра можно вычислить работу силы упругости: (2)

Задачей настоящей работы является сравнение (1) и (2) т.е.

Выполнение работы:

1. Получите от преподавателя указание на какой высоте следует установить динамометр и шар, какая должна быть сила упругости действующая на шар.

2. Укрепите на штативах динамометр и лапку для шара на одинаковой высоте от поверхности стола. Прикрепите к динамометру нить с привязанным шаром.

3. Установив шар на лапке, отодвигайте второй штатив до тех пор, пока показание динамометра станет равным заданному значению. Отпустите шар с лапки и заметьте место его падения на столе. Опыт повторите 2,3 раза, определите среднее значение дальности полета шара:

4. Определите массу шара m с помощью весов и вычислите измерение кинетической энергии шара под действием силы упругости:

5. Измерьте удлинение пружины динамометра при значении силы упругости F_упр1. Вычислите работу А силы упругости:

Оцените границы погрешности определения значений изменения кинетической энергии и работы силы упругости.

Сравните полученные значения работы А силы упругости и изменения кинетической энергии шара. Сделайте вывод.