Global EE

Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00040150

Задание №17. Лабораторная Работа

Механика

№2. Задание 17

ID: 00040150

Используя штатив с держателем, неподвижный блок, нить, один груз и динамометр, соберите экспериментальную установку для измерения работы силы упругости при равномерном подъёме груза с использованием неподвижного блока. Определите работу, совершаемую силой упругости при подъёме груза на высоту 20 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. К держателю штатива крепим неподвижный блок — колесо с желобком, ось которого никуда не едет. Через блок перекидываем нить: на одном её конце подвешиваем груз, за другой конец тянем динамометром вниз, поднимая груз вверх на 20 см. Тянуть надо равномерно, без рывков.

Что делает неподвижный блок. Он не даёт выигрыша в силе — только меняет направление: тянем вниз, а груз едет вверх. Поэтому сила на динамометре примерно равна весу груза, и на сколько мы вытянули нить, на столько же поднялся груз: $S = h$.

Почему показание равно силе упругости. При равномерном подъёме груз не разгоняется, значит нить тянет его вверх ровно с той силой, с какой Земля тянет вниз. Сила упругости нити при этом численно равна показанию динамометра.

Формула. $A = F_{упр} \cdot S$, где $S = h$ — путь конца нити.

Измерения. Силу снимаем с динамометра во время равномерного подъёма: $F_{упр} = (F \pm 0{,}1)$ Н. Путь измеряем линейкой: $S = (20{,}0 \pm 0{,}2)$ см, то есть $(0{,}200 \pm 0{,}002)$ м.

Расчёт. Умножаем силу на путь. Пусть динамометр показал $1{,}0$ Н: $A = 1{,}0 \cdot 0{,}20 = 0{,}2$ Дж. Работа измеряется в джоулях (Дж).

Ответ

Расчётная формула: $A = F_{упр} \cdot S$, где $F_{упр}$ — сила упругости нити, равная показанию динамометра при равномерном подъёме, а $S$ — путь конца нити. У неподвижного блока конец нити проходит такой же путь, как поднимается груз, поэтому $S = h = 0{,}20$ м. Прямые измерения: $F_{упр} = (F \pm 0{,}1)$ Н, $S = (20{,}0 \pm 0{,}2)$ см $= (0{,}200 \pm 0{,}002)$ м. Например, при $F_{упр} = (1{,}0 \pm 0{,}1)$ Н работа $A = 1{,}0 \cdot 0{,}20 = 0{,}2$ Дж.

Видеоразбор

Другие задания по теме «Механика» (8)
Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00040150 | Global EE