2015-05-10
2501
«Проверка закона сохранения механической энергии»
Цель работы: Сравнить экспериментально уменьшение потенциальной энергии пружины с увеличением кинетической энергии тела, связанного с пружиной.
Оборудование:
1. штатив,
2. динамометр,
3. шарик на нити,
4. лист белой и лист копировальной бумаги,
5. сантиметровая лента,
6. весы.
На основании закона сохранения и превращения механической энергии при взаимодействии тел силами упругости изменение потенциальной энергии растянутой пружины должно быть равно изменению кинетической энергии тела связанного с пружиной, взятому с обратным знаком. Для проверки этого утверждения можно воспользоваться установкой изображённой на рисунке. Закрепив динамометр в лапке штатива, прикрепляют нить с шариком к пружине и натягивают ее, держа нить горизонтально. Когда шар отпускают, он под действием силы упругости приобретает скорость V. При этом потенциальная энергия пружины переходит в кинетическую энергию шарика. 
. Скорость шарика можно определить, измерив, дальность его полёта S при падении его с высоты Н по параболе. Из выражений 
следует, что 
, а 
. Целью данной работы является проверка равенства: 
.
С учётом равенства 
получим: 
.
Порядок выполнения работы:
1. Соберите установку (см. рис.). На место падения шарика положите лист белой, а сверху лист копировальной бумаги.
2. Соблюдая горизонтальность нити натянуть пружину динамометра до значения 0,4 Н. Отпустить шарик и по отметке на листе белой бумаги найти дальность его полёта. Повторить опыт три раза и найти среднее значение расстояния Sср.
3. Измерьте деформацию пружины при силе упругости Fупр=0,4 Н, повторить опыт три раза, найти среднее значение деформации пружины Xср и вычислите потенциальную энергию пружины по формуле: 
Ер=
4. Измерьте массу шарика и вычислите увеличение кинетической энергии шарика по формуле 
Еk=
5. Результаты занесите в таблицу:
| № | Fупр, Н | Х, м | Xср, м | Ер, Дж | m, кг | Н, м | S, м | Sср, м | Ек, Дж |
| 0.4 | 0,47 | 0,0032 | 0,37 | 0,39 | |||||
| 0,48 | 0,38 | ||||||||
| 0,49 | 0,385 |
6. Сделайте выводы, опираясь на цель.
Контрольные вопросы:
1. Что такое энергия? Какие виды энергии существуют в механике?
2. Какие силы в механике являются консервативными? Почему?
3. Как задаётся нулевой уровень потенциальной энергии? Зачем это необходимо делать?
4. Почему законы сохранения являются основными законами природы?
5. Если мяч уронить без начальной скорости с некоторой высоты, то ударившись о землю, он поднимется на высоту меньше первоначальной. Если мяч бросить на землю с некоторой скоростью вертикально, то он поднимется на высоту большую первоначальной. Почему?
