Определите полную механическую энергию замкнутой системы, изображенной на рис.136, если масса тела равна 50г, а максимальная скорость, которую оно набирает после отпускания растянутой на 10 см пружины, равна 10м/с. Какова жесткость пружины?

Відповідь:

Пояснення:

R123=60+15+3+=78Om

1/R∑=1/R123+1/R4=1/78+1/12=12+78/936=90/936  R∑=936/90=10.4 Om

I0=U/R∑=36/10.4=3.46 A

I4=U/R4=36/12=3 A

I123=U/R123=36/78=0.46 A       I0=I123+I4=3+0.46=3.46

U1=I123*R1=0.46*60=27.6V

U2=I123*R2=0.46*15=6.9V

U3=I123*R3=0.46*3=1.38V                  I 1=I2=I3=0.46A    U3=1.38V

Общий ток (3,46) в этой схеме пошёл по двум ветвям :по верхней и нижней , и сила тока всегда больше там , где меньшее сопротивление(R4) а напряжение в обоих ветвях одинаковое., в верхней ветви сопротивления включены последовательно, поэтому падение напряжения на каждом сопротивлении будут разные, ток в ветви одинаковый , сопротивления разные ,напряжения на сопротивлениях будут разные.

Закон Гука для упругой деформации имеет вид: σ=Е·ε,

где σ – механическое напряжение,

Е – модуль Юнга (модуль упругости),

ε – относительное удлинение.

Механическое напряжение равно σ=hello_html_578a02ee.gif а ε=hello_html_4f9151c.gif следовательно закон Гука:

hello_html_m1c6c9d4c.gifЕ·hello_html_m1d6e9db0.gif ,

где ∆l – абсолютное удлинение, l – начальная длина резинового жгута;

S – площадь поперечного сечения жгута, F – деформированная сила.

Измеривши F, S, ∆l можно найти модуль Юнга для данного материала (резины).

Ход работы.

1. Определить площадь поперечного сечения жгута.

Если в разрезе жгут круглый, определите штангенциркулем его диаметр d, если жгут в разрезе имеет форму прямоугольника, измеряйте его толщину а и ширину б.

Воспользуйтесь соотношением 1мм = 10-3м, отсюда 1мм2 = 10-6м2. Запишите d = … (мм) = … (м), или

а = …(мм) = … (м), б = …(мм) = …(м)

2. Вычислите значение площади поперечного сечения жгута:

S = hello_html_m4537f329.gif = …(м2) или а·б = …(м2)

IMG.jpg

3. Нанести на резиновом шнуре две метки (А и В) на расстоянии l0 друг от друга (около 10см) и измерить это расстояние:

l0= …. (см) = …..( м).

4. Закрепить короткий конец шнура в лапке штатива, а к длинному концу подвесить груз массой m1 = …(Н).

5. Снова измерить расстояние между метками на шнуре l1= …(см) = ….(м).

6. Рассчитайте абсолютное удлинение шнура (для 4 случаев)

Δl1 = l1 - l0 =….(см) = ….(м);

Δl2 = l2 - l0 =….(см) = ….(м);

Δl3 = l3 - l0 =….(см) = ….(м);

Δl4 = l4 - l0 =….(см) = ….(м).

7. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

№

п/п

Результаты измерений

Результаты вычислений

a,

м

b

м

m,

кг

lo,

м

l1-4,

м

l1-4,

м

S,

м2

E1-4,

Па

1

2

3

4

8. По формуле hello_html_m1c6c9d4c.gifЕ·hello_html_m1d6e9db0.gif вычислите значение модуля Юнга для каждой пары Δl и F (следует Δl выразить в метрах):

Е1hello_html_m1503b679.gif·hello_html_75d540c3.gif ; Е₂hello_html_4eae7e99.gif·hello_html_803ce5f.gif ; Е₃hello_html_m644f6e54.gif·hello_html_mfd29df4.gif ; Е₄hello_html_m2284e91c.gif·hello_html_a10915b.gif .

9. Вычислите среднее арифметическое значение модуля

Еср. = hello_html_m13574d85.gif = … (Па)

10. Вычислите погрешности измерения, воспользовавшись данными:

Δl = 1,5 мм; Δа = Δб = Δd = 0,1 мм; ΔF = 0,1Н.

Относительная погрешность измерения:

ε = hello_html_3955a41.gif + hello_html_599a9faf.gif + hello_html_737b144d.gif+ … (Если S = а·б, F=Fср. = hello_html_m3ba48045.gif.

Абсолютная погрешность измерения Е равна: ∆Е = ε·Еср. = … (Па).

11. Запишите полученный результат: Е = Еср.±∆Е (Па).

Объяснение: