Global EE

Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00040034

Задание №17. Лабораторная Работа

Механика

№2. Задание 17

ID: 00040034

Используя штатив с держателем, неподвижный блок, нить, два груза и динамометр, соберите экспериментальную установку для измерения работы силы упругости при равномерном подъёме грузов с использованием неподвижного блока. Определите работу, совершаемую силой упругости при подъёме двух соединённых вместе грузов на высоту 15 см. Абсолютная погрешность измерения силы равна ±0,1 Н, абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±0,2 см. В бланке ответов № 2: 1) сделайте рисунок экспериментальной установки; 2) запишите формулу для расчёта работы силы упругости; 3) укажите результаты прямых измерений силы упругости и пути с учётом абсолютных погрешностей измерений; 4) запишите значение работы силы упругости.

Источник: ФИПИ

Решение

Собираем установку. На держателе штатива закрепляем неподвижный блок — колёсико с желобком, ось которого никуда не перемещается. Через блок перекидываем нить: на одном конце — два соединённых вместе груза, за другой конец тянем динамометром. Тянем вниз плавно, с постоянной скоростью, поднимая грузы на 15 см.

Что делает неподвижный блок. Выигрыша в силе он не даёт: сколько весят грузы, столько примерно и покажет динамометр. Его польза в другом — он разворачивает направление усилия, и тянуть вниз оказывается удобнее, чем поднимать вверх. Раз блок не движется, длина вытянутой нити в точности равна высоте, на которую поднялись грузы: $S = h$.

Почему показание равно силе упругости. При равномерном подъёме грузы не разгоняются, поэтому нить тянет их вверх ровно с той силой, с какой Земля тянет вниз. Показание динамометра и есть сила упругости нити.

Формула. $A = F_{упр} \cdot S$, где $S = h$.

Измерения. Сила: $F_{упр} = (F \pm 0{,}1)$ Н. Путь: $S = (15{,}0 \pm 0{,}2)$ см $= (0{,}150 \pm 0{,}002)$ м.

Расчёт. Два груза весят около $2$ Н, значит динамометр покажет примерно $2{,}0$ Н: $A = 2{,}0 \cdot 0{,}15 = 0{,}3$ Дж. Работа измеряется в джоулях (Дж).

Ответ

Расчётная формула: $A = F_{упр} \cdot S$, где $F_{упр}$ — сила упругости нити (показание динамометра при равномерном подъёме), $S$ — путь конца нити. У неподвижного блока путь конца нити равен высоте подъёма грузов: $S = h = 0{,}15$ м. Прямые измерения: $F_{упр} = (F \pm 0{,}1)$ Н, $S = (15{,}0 \pm 0{,}2)$ см $= (0{,}150 \pm 0{,}002)$ м. Например, при $F_{упр} = (2{,}0 \pm 0{,}1)$ Н работа $A = 2{,}0 \cdot 0{,}15 = 0{,}3$ Дж.

Видеоразбор

Другие задания по теме «Механика» (8)