Лабораторная работа №16 (7 класс)
Изучение закона сохранения механической энергии.
Лабораторная работа проводится в два этапа:
- Определение жёсткости пружины.
- Определение максимальных изменений потенциальных энергий деформированной пружины и подвешенного на ней груза.
Лабораторная установка представляет из себя штатив с закреплённой на нём линейкой. К штативу подвешивается пружина с грузом.
На первом этапе достаточно просто подвесить на штативе пружину с грузом. Когда колебания пружины прекратятся, то действующие на груз сила тяжести и сила упругости будут уравновешены:
\[mg=kΔx\]
где k — жёсткость пружины, Н/м;
m — масса груза, кг;
g ≈ 10 м/с2 — ускорение свободного падения;
Δx — величина деформации пружины, м.
Измерив с помощью весов массу груза и с помощью линейки удлинение пружины, можно вычислить жёсткость:
\[k=\frac{mg}{Δx}\]
На втором этапе необходимо снова подвесить к пружине тот же груз и осторожно его отпустить. Но теперь не надо дожидаться, когда колебания затухнут. Надо по линейке заметить, на какую максимальную величину Δxmax растянется пружина при первом колебании. Так как пружина растягивается под действием груза, то её длина увеличивается ровно настолько, насколько растягивает её груз: Δhmax = Δxmax. Поэтому можно измерить любую из этих величин.
Увеличение потенциальной энергии пружины определяется по формуле:
\[ΔE_{ПРУЖИНА}=\frac{kΔx_{max}^{2}}{2}\]
Уменьшение потенциальной энергии груза определяется по формуле:
\[ΔE_{ГРУЗ}=mgΔh_{max}=mgΔx_{max}\]
В лабораторной работе требуется сравнить, как соотносятся уменьшение потенциальной энергии груза и увеличение потенциальной энергии пружины.
