Global EE

Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00040341

Задание №17. Лабораторная Работа

Механика

№2. Задание 17

ID: 00040341

Используя штатив с муфтой, подвижный блок, нить, два груза и динамометр, соберите экспериментальную установку для измерения работы силы упругости при равномерном подъёме грузов с использованием подвижного блока. Определите работу, совершаемую силой упругости при подъёме двух грузов на высоту 10 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 штативе с муфтой закрепляем один конец нити. Нить пропускаем через подвижный блок, к оси которого подвешены два груза, а свободный конец нити берём динамометром и тянем вверх, равномерно поднимая грузы на 10 см.

Чем подвижный блок отличается от неподвижного. Ось подвижного блока едет вместе с грузом, и сам блок висит на двух ветвях нити. Груз «раскладывается» между этими ветвями, поэтому динамометр показывает примерно вдвое меньшую силу, чем весят грузы. Но выигрыш в силе всегда оплачивается путём: чтобы поднять грузы на 10 см, конец нити нужно вытянуть на 20 см.

Формула. $A = F_{упр} \cdot S$, где $S = 2h$ — путь конца нити.

Измерения. Силу снимаем с динамометра во время равномерного подъёма: $F_{упр} = (F \pm 0{,}1)$ Н. Высоту подъёма измеряем линейкой: $h = (10{,}0 \pm 0{,}2)$ см, значит $S = 2h = (20{,}0 \pm 0{,}4)$ см $= 0{,}20$ м.

Расчёт. Два груза весят около $2$ Н, поэтому динамометр покажет примерно $1{,}0$ Н: $A = 1{,}0 \cdot 0{,}20 = 0{,}2$ Дж. Проверка: если бы грузы поднимали прямо за нитку на 10 см, работа была бы $2 \cdot 0{,}1 = 0{,}2$ Дж — столько же. Блок даёт выигрыш в силе, но не в работе.

Ответ

Расчётная формула: $A = F_{упр} \cdot S$, где $F_{упр}$ — сила упругости нити (показание динамометра при равномерном подъёме), $S$ — путь конца нити. У подвижного блока конец нити проходит вдвое больший путь, чем поднимаются грузы: $S = 2h = 2 \cdot 0{,}10 = 0{,}20$ м. Прямые измерения: $F_{упр} = (F \pm 0{,}1)$ Н, $h = (10{,}0 \pm 0{,}2)$ см, значит $S = (20{,}0 \pm 0{,}4)$ см. 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)