Нужно решить Лабораторная работа № 2 по теме:
«ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ».
Цель работы: научиться измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и
упругодеформированной пружины; сравнить два значения потенциальной энергии
системы.
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, динамометр лабораторный, линейка, груз
массой m на нити длиной около 25 см, набор картонок, толщиной порядка 2 мм, краска и
кисточка.
Теоретическая часть.
Эксперимент проводится с грузом, прикрепленным к одному концу нити длиной l.
Другой конец нити привязан к крючку динамометра. Если поднять груз, то пружина
динамометра становится недеформированной и стрелка динамометра показывает ноль,
при этом потенциальная энергия груза обусловлена только силой тяжести. Груз
отпускают, и он падает, вниз растягивая пружину. Если за нулевой уровень отсчета
потенциальной энергии взаимодействия тела с Землей взять нижнюю точку, которую он
достигает при падении, то очевидно, что потенциальная энергия тела в поле силы
тяжести переходит в потенциальную энергию деформации пружины динамометра:
где Δl – максимальное удлинение пружины, k - ее жесткость.
Трудность эксперимента состоит в точном определении максимальной деформации
пружины, т.к. тело движется быстро.
Ход работы:
1. Соберите установку, показанную на рисунке. Укрепите динамометр в лапке штатива.
2. Привяжите груз к нити, другой конец нити привяжите к крючку
динамометра и измерьте вес груза. В данном случае
P = F Т = mg. Р = .
3. С линейки измерьте длину нити l, на которой
привязан груз. l = .
4. На нижний конец груза нанесите немного краски.
5. Поднимите груз до точки закрепления нити.
6. Отпустите груз и убедитесь по отсутствию краски на столе, что
груз не касается его при падении.
7. Повторяйте опыт, каждый раз подкладывая картонки до тех
пор. Пока на верхней картонке не появятся следы краски.
8. Взявшись за груз рукой, растяните пружину до его соприкосновения с верхней
картонкой и измерьте динамометром максимальную силу упругости F упр и линейкой
максимальное растяжение пружины Δl пр , отсчитывая его от нулевого деления
динамометра. F упр = , Δl пр = .
9. Вычислите высоту, с которой падает груз: h = l + Δl пр (это высота, на которую
смещается центр тяжести груза).
h =
10. Вычислите потенциальную энергию поднятого груза (т.е. перед началом падения):
11. Вычислите потенциальную энергию деформированной пружины :
где .
Подставив выражение для k в формулу для энергии получим:
ОЦЕНКА
12. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
Вес
груза
P,
(Н)
Длина
нити
l ,
(м)
Максимальное
растяжение
пружины
Δl пр ,
(м)
Максимальная
сила
упругости
F упр ,
(Н)
Высота,
с
которой
падает
груз
h = l + Δl
(м)
Потенциальная
энергия
поднятого
груза
(Дж)
Энергия
деформированной
пружины :
,
(Дж)
1 0.2 0.06 16
13. Сравните значения потенциальной энергии в первом и во втором состояниях
системы:
ВЫВОД:
Дополнительно:
1. От чего зависит потенциальная энергия системы?
2. От чего зависит кинетическая энергия тел?
3. В чем состоит закон сохранения полной механической энергии?
4. Отличия и сходства силы тяжести от силы упругости (определения, обозначения,
направление, единицы измерения в СИ).
5. Вычислите относительные и абсолютные погрешности измерения энергии:
; ;
; .
6. Решить задачу:
Мяч массой 100г брошен вертикально вверх со скоростью 20 м/с. Чему равна
потенциальная энергия его в высшей точке подъема? Сопротивление воздуха не
учитывать.
Дано: СИ: Решение:
Чтобы рассчитать массу соли, образующейся в результате реакции между гидроксидом натрия и серной кислотой, необходимо знать сбалансированное химическое уравнение реакции. Сбалансированное уравнение: NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O. Стехиометрическое отношение NaOH к Na2SO4 составляет 1:1, что означает, что на каждый 1 моль используемого NaOH получается 1 моль Na2SO4. Молярная масса Na2SO4 142,04 г/моль. Поэтому для расчета массы образовавшегося Na2SO4 необходимо знать количество молей NaOH, использованных в реакции. Получив это значение, вы можете умножить его на молярную массу Na2SO4, чтобы получить массу произведенного Na2SO4.
Чтобы найти объем двуокиси серы, образующейся при обжиге пирита с примесями, нужно знать сбалансированное химическое уравнение реакции. Сбалансированное уравнение: 4FeS2 + 11O2 → 2Fe2O3 + 8SO2. Это означает, что на каждые 4 моля используемого FeS2 производится 8 молей SO2. Молярная масса SO2 составляет 64,06 г/моль. Чтобы рассчитать объем произведенного SO2, вам необходимо знать количество молей FeS2, использованных в реакции, и условия реакции (например, температуру и давление). Получив эту информацию, вы можете использовать закон идеального газа для расчета объема произведенного SO2. В качестве альтернативы, если вы знаете массу FeS2, использованного в реакции, вы можете использовать стехиометрию для расчета количества молей FeS2, а затем количество молей образовавшегося SO2.
Відповідь:
Для визначення часу тривалості хромування сталевої деталі можна скористатися формулою:
Час = (Площа поверхні × Товщина покриття) / (Сила струму × Ефективність хромування)
Дано:
Площа поверхні деталі = 400 см² = 0.04 м²
Товщина покриття = 36 мкм = 0.036 мм = 0.000036 м
Сила струму = 16 A
Ефективність хромування - це відношення електричної кількості речовини, що осідає на поверхні деталі, до кількості електричної кількості речовини, що пройшла через електроліт. Для даної задачі будемо припускати, що ефективність хромування дорівнює 100%, тобто всі речовини осідають на поверхні.
Підставимо відомі значення в формулу:
Час = (0.04 м² × 0.000036 м) / (16 A × 1)
Скоротимо вираз:
Час = 0.00000144 м³ / A
Отже, час хромування сталевої деталі буде дорівнювати 0.00000144 м³ / A, або в інших одиницях виміру, які ви використовуєте.