РАБОТА №         

НАЗВАНИЕ РАБОТЫ      Исследование движения тела на основе закона сохранения энергии.

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:                                                                                                                                                                                                                                     

Оборудование:                                                                                                                                                                                                                                          

Подготовка установки:

Соберите установку так, как показано на рисунке. Убедитесь, что направляющая устойчиво расположена на штативе.

Под плоскость положите лист бумаги и сверху лист копировальной бумаги. Чтобы  листы не шевелились, положите на их края грузы.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:

В момент отрыва шарика от направляющей он имеет только                                                 составляющую скорости. Следовательно, его движение модно рассматривать как                                                                                                       .

В этом случае, уравнения движения шарика будут иметь вид:

 

Для высоты h =                                                                                       

Для горизонтального перемещения: S =                                                         

Начальную скорость шарика в момент отрыва от направляющей можно определить из закона сохранения энергии. Согласно закону сохранения энергии, энергия шарика в верхней точки направляющей равна                 . В точке отрыва от направляющей энергия шарика равна                                 .

Отсюда квадрат скорости шарика в момент отрыва равен                                         .

Подставляя выражение для квадрата скорости и времени, выразив его через движение по h, получаем зависимость перемещения шарика:

S =                                                               .

Измерив параметры установки, рассчитайте значение S. Это будет кинематическое значение S_k.

Учет силы трения при движении шарика вдоль направляющей (динамический подход), дает следующее выражение в законе сохранения энергии:                                                                       . Выражая отсюда квадрат скорости можно получить выражение для S с учетом действия силы трения: S =                                                                           . Это будет динамическое значение S_д.

Таким образом динамический подход, учитывающий силу трения, дает большее/меньшее значение (нужное подчеркнуть) для S.

 

ПРЕДПОЛАГАЕМЫЙ ХОД РАБОТЫ

Соберите установку. Положите лист бумаги и сверху лист копировальной бумаги под направляющую. Измерьте высоту верхней точки направляющей H, высоту точки отрыва шарика над столом h.

!! Для расчетов считать длину направляющей l = 37 см, коэффициент трения μ = 0,12. !!

По данным измерений рассчитайте S_к и Sд и запишите в таблицу.

Расположите шарик в верхней точке направляющие и отпустите его. После того, как он ударится о лист бумаги, измерьте расстояние от точки под местом отрыва шарика до отпечатка, где ударился шарик. Измерьте это расстояние S_изм. Повторите пуск шарика десять раз, рассчитайте среднее значение и запишите его в таблицу S_изм .

РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ

Sк	Sд	Sизм

 

ВЫВОДЫ:                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

ВОЗМОЖНЫЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

При расчете динамического значения S_д, мы использовали выражение для силы трения скольжения. Как изменится результат S_д, если учитывать, что шарик вращается. Для расчетов измерьте диаметр шарика D и рассчитайте значение S_э, учитывая вращательное движение шарика (момент инерции шарика).