ГДЗ Физика 10 класс Касьянов, номер Лаб. 5

Лаб. Проверка закона сохранения энергии при действии сил тяжести и упругости

Лабораторная работа 5. Проверка закона сохранения энергии при действии сил тяжести и упругости.

Цель работы: измерить максимальную скорость тела, колеблющегося на пружине, с использованием закона сохранения энергии.

Оборудование: динамометр, штатив лабораторный, два груза массой по 100 г, измерительная линейка, кусочек мягкой ткани или войлока.

Порядок выполнения: 1) собрать установку (рис. 354); 2) измерить линейкой с миллиметровыми делениями статическое смещение $x_{0}$ пружины при подвешивании груза; 3) принять $Δ x_{0}$ равной цене деления линейки; 4) оттянуть груз вниз на расстояние $A$ (5–7 см) от нового положения равновесия, отпустить и измерить амплитуду колебаний; 5) принять $Δ A$ равной цене деления линейки; 6) рассчитать $v_{m a x} = A \frac{g}{x _{0}}$ ; 7) вычислить относительную погрешность $ε = \frac{Δ A}{A} + \frac{Δ x _{0}}{2 x _{0}}$ ; 8) рассчитать $Δ v_{m a x} = v_{m a x} ε$ ; 9) записать $v_{m a x} \pm Δ v_{m a x}$ .

Дополнительное задание. Измерить период колебаний тела на пружине и определить его максимальную скорость: измерить амплитуду $A$ и время $t$ десяти колебаний ( $N = 10$ ), рассчитать $v_{m a x} = \frac{2 π A N}{t}$ , сравнить с полученным ранее результатом, сделать вывод.

Решение

Теория. В положении равновесия сила упругости пружины уравновешивает силу тяжести: (формула ()), откуда жёсткость (формула ()). Если груз оттянуть вниз на и отпустить, полная механическая энергия сохраняется (трением пренебрегаем). В крайней точке скорость равна нулю, в точке скорость максимальна. Приравнивая энергии, получаем (формула ()), поэтому

Пример измерений (числа типичные, у вас будут немного другими). Подвешены два груза по г, кг. Линейка с миллиметровыми делениями: см.
Измерено: см м, см м.

Максимальная скорость:
Относительная погрешность:
Абсолютная погрешность:
Результат: м/с.

Дополнительное задание. Период пружинного маятника , и скорость (формула ()); период находим по времени колебаний, . Для десяти колебаний секундомером получено с. Тогда

Вывод. Максимальная скорость груза, найденная двумя способами (по закону сохранения энергии и по периоду колебаний), одинакова в пределах погрешностей: м/с. Это подтверждает закон сохранения механической энергии для колебаний груза на пружине под действием сил тяжести и упругости.

Ответ

Пример измерений: см, см, м/с; по периоду (, с) также м/с — закон сохранения энергии подтверждён.

Помогло?

Номер Лаб. 5 ГДЗ Физика 10 класс, Касьянов 2025, страница 450