Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00045336

Что тут происходит. На штативе закреплён неподвижный блок — колёсико, через которое перекинута нить. С одной стороны нити висят два груза, за другой конец тянем динамометром вниз. Грузы равномерно поднимаются на 10 см. Нужно найти работу силы упругости нити, которая их поднимает.

Шаг 1 — какая сила и какой путь. Неподвижный блок не даёт выигрыша в силе, он только меняет её направление: натяжение нити по обе стороны блока одинаковое. Поэтому динамометр показывает ту самую силу упругости, с которой нить тянет грузы вверх. А путь: на сколько опустился конец нити в руке, на столько поднялись и грузы, то есть $h=10$ см.

Шаг 2 — формула. Работа силы равна произведению силы на путь, если сила направлена вдоль движения. Здесь нить тянет грузы вверх, и грузы движутся вверх, поэтому работа положительная: $$A=F_{\text{упр}}\cdot h$$

Шаг 3 — измерения (образец выполнения, комплект № 6). Поднимаем грузы равномерно и во время подъёма читаем динамометр: $F_{\text{упр}}=(2{,}0\pm0{,}1)$ Н. Высоту подъёма меряем линейкой, поставленной вертикально рядом с грузами: $h=(10{,}0\pm0{,}2)$ см $=0{,}100$ м.

Шаг 4 — расчёт. Путь переводим в метры, чтобы работа вышла в джоулях: $$A=2{,}0\ \text{Н}\cdot0{,}10\ \text{м}=0{,}20\ \text{Дж}$$

Насколько точен результат. Сила известна с точностью $\dfrac{0{,}1}{2{,}0}=5\ \%$, высота — $\dfrac{0{,}2}{10}=2\ \%$. Главный «размыватель» результата — сила, и работа лежит примерно между $1{,}9\cdot0{,}098\approx0{,}19$ Дж и $2{,}1\cdot0{,}102\approx0{,}21$ Дж.

Проверим себя через энергию. При равномерном подъёме работа силы упругости идёт на увеличение потенциальной энергии грузов $mgh$. Два груза весят вместе около $2$ Н, значит, $mgh\approx2\cdot0{,}1=0{,}2$ Дж — сходится.