Лабораторна робота №7. Вивчення закону збереження механічної енергії.

 Мета. Переконатися у справедливості закону збереження механічної енергії та порівняти дослідним шляхом зміну потенціальної енергії деформованої пружини та потенціальної енергії кульки, підвішеної до цієї пружини.

Обладнання:  Динамометр, штатив лабораторний, металева кулька або тягарець на нитці, лінійка.

Правила техніки безпеки.

1. Приступати до виконання роботи можна тільки з дозволу вчителя.

2. Перед користуванням вимірювальними приладами вивчіть їх шкали і допустимі межі вимірювання. Не допускайте перевищення допустимих для динамометра меж вимірювання.

3. Після закінчення роботи приведіть в порядок робоче місце.

 

Теоретичні відомості.

Згідно закону збереження механічної енергії у замкнутій механічній системі тіл, коли дія зовнішніх сил відсутня, повна механічна енергія такої системи не змінюється. Якщо ми спостерігаємо зменшення енергії одного виду, то ця енергія нікуди не дівається, а переходить в інший вид енергії, передається якомусь іншому тілу.

Розглянемо справедливість закону збереження механічної енергії у системі тіл пружини і підвішеної до неї на нитці кульки або іншого тягарця.

Нехай у початковий момент пружина недеформована, а кулька знаходиться на висоті Н₁ над поверхнею Землі і має потенціальну енергію Е_п1 = mgH₁. Якщо тепер кульку відпустити, кулька почне падати, розтягуючи пружину. Через невеликий час кулька зупиниться на якійсь висоті Н₂ від поверхні Землі під дією сили пружності, що виникла у деформованій пружині. На висоті Н₂ потенціальна енергія кульки буде Е_п2 = mgH₂. Потенціальна енергія кульки зменшилася на величину ΔЕ_п = Е_п1- Е_п2= mgH₁ - mgH₂=mgx. Але ця енергія не зникла, а перетворилася у потенціальну енергію деформованої пружини , де х – величина деформації пружини, яка дорівнює різниці висоти кульки відносно Землі: 

х=Н₁ - Н₂.

Перевірте дослідом, чи справді зміна потенціальної енергії кульки дорівнює зміні потенціальної енергії деформованої пружини.

 

Хід роботи.

1. Закріпіть динамометр за допомогою лапки на деякій висоті відносно стола.

2. Зафіксуйте за допомогою фіксатора, клеючої смужки або іншим доступним способом положення кінця недеформованої пружини.

3. Підвісьте до динамометра металеву кульку або тягарець на нитці.

4. Запишіть у таблицю вагу кульки чи тягарця, виміряну динамометром.

№ досліду	Вага кульки Р, Н	Видовження пружини x, м	Середнє видовження пружини xc , м	Сила пружності Fпр, Н	Середнє значення сили пружності Fс, Н
1.
2.
3.

 

5. Підніміть кульку вгору і в той момент коли пружина перестане деформуватися, відпустіть кульку та зафіксуйте максимальне видовження пружини.

6. За допомогою лінійки виміряйте видовження деформованої пружини х і отримане значення запишіть у таблицю.

7.За показами динамометра запишіть до таблиці максимальне значення сили пружності F_пр, яка виникла у пружині в результаті падіння кульки.

8. Ще двічі відпустіть кульку, щоразу вимірюючи деформацію пружини x та величину сили пружності деформованої пружини F_пр.

9. Обчисліть середнє значення деформації пружини за формулою

10. Обчисліть середнє значення сили пружності деформованої пружини

11Обчисліть зміну потенціальної енергії кульки за формулою

12. Обчисліть зміну потенціальної енергії деформованої пружини за формулою

13. Порівняйте значення зміни потенціальної енергії кульки ΔЕ_п і значення зміни потенціальної енергії деформованої пружини ΔЕ_пр. Зробіть висновки.