с физикой Лабораторку) Лабораторная работа
Сравнение работы силы с изменением
кинетической энергии тела
Цель работы: Проверить равенство работы силы над телом и
изменение кинетической энергии тела
Приборы и материалы:
1 динамометр; 2 линейка измерительная 30 см с миллиметровыми
весы учебные со штативом; 4 шар; 5 нить; 6 штатив
Теорема о кинетической энергии утверждает, что работа силы,
приложенной к телу, равна изменению кинетической энергии тела:
.(формулу пишем)
Для экспериментальной проверки этого утверждения можно
воспользоваться установкой, изображенной на рисунке 1
В лапке штатива закрепляют горизонтально динамометр. К его крючку
привязывают шар на нити 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 такое расстояние, чтобы на шар действовала сила упругости
F упр
стороны пружины динамометра. Затем шар отпускают. Под действием
силы упругости шар приобретает скорость
υ
, его кинетическая
mυ2
энергия изменяется от 0 до
2
. (Шар отодвигают горизонтально,
чтобы на шар действовала сила упругости
F упр
со стороны пружины
динамометра и отпускают)
ΔE =mυ
k
2
Для определения модуля скорости
υ
шара, приобретенной под
действием силы упругости
F упр
, можно измерить дальность полета s
шара при свободном падении с высоты H: модуль приобретенной
υ= s √ g
равен
√2 H
, а кинетическая энергия равна
.
F
=
Среднее значение силы упругости равно
упрср
Измерив деформацию пружины динамометра х, можно вычислить
A=F
х=1 F
х
работу силы упругости:
упрср
2
упр 1
.
Задача настоящей работы состоит в проверке равенства
.( формулу пишем)
Порядок выполнения работы
1.Укрепите на штативах динамометр и лапку для шара на одинаковой
высоте H= 20 см от поверхности стола. Зацепите за крючок
динамометра нить с привязанным шаром.
2 Удерживая шар на лапке, отодвигайте штатив до тех пор, пока
показание динамометра станет равным 1 Н. Отпустите шар с лапки и
заметьте место его падения на столе. опыт повторите 2-3 раза и
определите среднее значение дальности полета s шара.
3 Вычислите изменение кинетической энергии шара под действием
силы упругости (масса шара 10 г):
2
2
ΔE k=
mυ =ms g
2
4 H
4 Измерьте деформацию пружины динамометра х при силе упругости 1
Н. Вычислите работу А силы упругости:
A=F
1
упр
х= F
ср
2
упр 1 х
5 Сравните полученные значения работы А силы и изменения
кинетической энергии
ΔE k
шара.
6 Сделайте вывод и ответьте на контрольные вопросы.
Вам придется воспользоваться результатами полученными другими
студентами и по ним произвести расчеты
Для пункта 2 результаты
S1 =33 см
S2 = 31 см
S3 = 32 см
Для пункта 4
Х = 26 мм при F = 1 Н
НЕ ЗАБЫВАЕМ РАБОТАТЬ В СИСТЕМЕ СИ
Контрольные вопросы.
1 По какой формуле вычисляется механическая работа и в каких
единицах она измеряется.
2 Тело обладает механической энергией – следовательно ………
(продолжите фразу).
3 Какие виды механической энергии вы знаете ? Поясните, что
представляет каждая из них и запишите формулы, для их нахождения.
4 Найдите высоту, на которую поднимется тело, брошенное
вертикально вверх со скоростью 5 м/с.
ответ: При заданном условии полное внутреннее отражение луча невозможно. ответ А)
Объяснение: Закон преломления имеет вид n1*sinQ1 = n2*sinQ2. Здесь: n1 – показатель преломления среды, из которой свет падает на границу раздела сред; n2 - показатель преломления среды, в которую свет проходит после границу раздела сред; Q1 - угол падения луча на поверхность раздела сред; Q2 – угол преломления луча на границе раздела сред.
Что бы произошло полное внутренне отражение необходимо, что бы угол преломления был равен 90 градусов. При этом величина n2*sinQ2 = sin90*√ 2 = 1*√2 будет больше единицы. Но если луч света идет из воздуха, для которого n1 = 1, то величина выражения n1*sinQ1 не может быть больше 1, поскольку sinQ1 не может быть больше 1. sinQ1 может равняться единице при угле падения луча = 90 градусов. При этом луч будет скользящим по поверхности раздела, и он вообще не преломится. Но, предположим, что угол падения чуть-чуть меньше 90 градусов и преломление луча произойдет, т.е. луч света войдет в стекло. Но, все равно, примем sinQ1 = 1. При этом записанный выше закон должен обязательно выполняться. Таким образом, n2*sinQ2 = 1. Отсюда найдем, что угол преломления Q2 = arcsin(1/n2) = arcsin(1/√2) = 45 градусов. Выше было указано, что для полного внутреннего отражения необходимо, что бы угол преломления был бы 90 градусов, а мы показали, что он не может быть более 45 градусов. Таким образом, если свет идет из воздуха (из оптически менее плотной среды) в стекло (в оптически более плотную среду) то полное внутреннее отражение невозможно. Оно (полное внутренне отражение) возможно, когда свет идет из стекла в воздух.