Conclusion travail de laboratoire étude de la loi de conservation de l'énergie mécanique. Étudier la loi de conservation de l'énergie mécanique Travaux de laboratoire 5 étudier la loi de conservation de l'énergie

Labo #13

Etude de la loi de conservation de l'énergie mécanique

Travail de laboratoire "Etude de la loi de conservation de l'énergie mécanique"

Travail de laboratoire n ° 7 "Etude de la loi de conservation de l'énergie mécanique"

Déroulement des travaux de laboratoire 5. Etude de la loi de conservation de l'énergie mécanique

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Université technique de l'aviation d'État d'Oufa

(en physique)

Faculté : IRT

Groupe : T28-120

Complété par : Dymov V.V.

Vérifié:

1. Objet du travail : L'étude de la loi de conservation de l'énergie mécanique et la vérification de sa validité à l'aide du pendule de Maxwell.

2. Appareils et accessoires : pendule de Maxwell.

Base

Pieds réglables

Colonne, échelle mm

Boitier de pédalier fixe

Bras mobile

Électro-aimant

Capteur photoélectrique #1

Bouton de réglage de la longueur de la suspension bifilaire du pendule

Capteur photoélectrique #2

Anneaux de remplacement
Montre milliseconde

3. Tableau avec les résultats des mesures et des calculs

3.1 Résultats de mesure

t, s

m, kg

h maximum , m

t CP , Avec

J, kg*m 2

un, Mme 2

t 1 =2,185

t 2 =3,163

t 3 =2,167

m ré =0,124

m sur =0,033

m à =0,258

h maximum =0,4025

t Épouser =2,1717

t Épouser =2,171±0,008

J=7.368*10 -4

un= 0,1707

un=0,1707±0,001

3.2 Résultats expérimentaux

№ vivre	t, s	h, m	E n , J	E n , J	E k , J	E k , J
	t’=1,55	h’=0,205	E n ’=0,8337	E n ’=2,813810* -2	E k ’= 1,288
	t’’= 0	h’’=0,4025	E n ’’= 2,121 6		E k ’’= 0
	t’ ’ ’=2,1717	h’ ’ ’=0	E n ’’’=0		E k ’’ ’ = 2,12 19

4. Calcul des résultats de mesure et des erreurs

4.1. Mesure directe du temps de chute complète du pendule

t 1 =2.185c.

t 2 =3.163c.

t 3 =2.167c.

4.2. Calcul du temps de chute total moyen

4.3. Calcul de l'accélération du mouvement de translation du pendule

je\u003d 0,465m - longueur du filetage

R=0.0525m– rayon de l'anneau

h= je- R-0.01m=0.4025m- le chemin quand le pendule tombe

4.4. Calcul de la hauteur du pendule à l'instant t’

;

;
;

v’ est la vitesse du mouvement de translation à un instant donné t’

- la vitesse du mouvement de rotation de l'axe du pendule à l'instant t’

r=0.0045m est le rayon de l'axe du pendule

4.5. Calcul du moment d'inertie d'un pendule

J 0 – moment d'inertie de l'axe du pendule

m 0 =0.033kg – poids de l'essieu pendulaire

ré 0 =
– diamètre de l'essieu pendule

J ré – moment d'inertie du disque

m ré =0.124kg – masse du disque

ré ré =
– diamètre du disque

J à – moment d'inertie de l'anneau de garniture

m à =0.258kg – poids de l'anneau de garniture

ré à =0.11m - diamètre de l'anneau de garniture

4.6. Calcul de l'énergie potentielle d'un pendule par rapport à un axe passant le long de l'axe

pendule, à une position à la fois t’

4.7. Calcul de l'énergie cinétique du pendule à un instant donné t’

-énergie cinétique du mouvement de translation

-énergie cinétique du mouvement de rotation

4.8. Calcul de l'erreur des mesures directes

4.9. Calcul des erreurs de mesures indirectes

5. Résultats finaux :

L'énergie mécanique totale du pendule à un moment donné est égale à E= E n + E k

Pour l'expérience #1 : E’= E n ’+ E k '=0.8337J+1.288J=2.1217J

Pour l'expérience #2 : E’’= E n ’’+ E k ''=2.1216J+0=2.1216J

Pour l'expérience #3 : E’’’= E n ’’’+ E k '''=0+2.1219J=2.1219J

Il ressort de ces expériences que
(Différence de 10 -3 J en raison de l'imperfection des instruments de mesure), par conséquent, la loi de conservation de l'énergie mécanique totale est correcte.

Document sélectionné à afficher Laboratoire 2.docx

École secondaire MBOU r.p. District de Lazarev Nikolaev Territoire de Khabarovsk
Complété par: professeur de physique T.A. Knyazeva

Travail de laboratoire №2. 10 e année

Étude de la loi de conservation de l'énergie mécanique.

Objectif: apprendre à mesurer l'énergie potentielle d'un corps élevé au-dessus du sol et d'un ressort déformé élastiquement, comparer deux valeurs de l'énergie potentielle du système.

Équipement: un trépied avec un embrayage et un pied, un dynamomètre de laboratoire avec un verrou, un ruban à mesurer, un poids sur un fil d'environ 25 cm de long.

Nous déterminons le poids de la balle F 1 \u003d 1 N.

La distance l entre le crochet du dynamomètre et le centre de gravité de la balle est de 40 cm.

L'allongement maximal du ressort l \u003d 5 cm.

Forcer F \u003d 20 N, F / 2 \u003d 10 N.

Hauteur de chute h = l + l =40+5=45cm=0.45m.

E p1 \u003d F 1 x (l + l) \u003d 1Hx0,45m \u003d 0,45J.

E p2 \u003d F / 2x L \u003d 10Nx0,05m \u003d 0,5J.

Les résultats des mesures et des calculs seront inscrits dans le tableau :

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ETUDE DE LA LOI DE CONSERVATION DE L'ENERGIE MECANIQUE

Objectif:établir expérimentalement que l'énergie mécanique totale d'un système fermé reste inchangée si seules les forces gravitationnelles et élastiques agissent entre les corps.

Équipement: un dispositif de démonstration de l'indépendance de l'action des forces ; balances, poids, règle de mesure; sonder; papier blanc et carbone; trépied pour le travail frontal.

La configuration de l'expérience est illustrée sur la figure. Lorsque la tige A s'écarte de la position verticale, la bille à son extrémité s'élève à une certaine hauteur h par rapport au niveau initial. Dans ce cas, le système de corps en interaction "Earth-ball" acquiert un apport supplémentaire d'énergie potentielle ? E p = mgh .

Si la tige est relâchée, elle reviendra en position verticale, où elle sera arrêtée par une butée spéciale. Considérant que la force de frottement est très faible, on peut supposer que lors du mouvement de la tige, seules les forces gravitationnelles et élastiques agissent sur la bille. Sur la base de la loi de conservation de l'énergie mécanique, on peut s'attendre à ce que l'énergie cinétique de la balle au moment du passage de la position initiale soit égale à la variation de son énergie potentielle :

En calculant l'énergie cinétique de la bille et l'évolution de son énergie potentielle, et en comparant les résultats obtenus, il est possible de vérifier expérimentalement la loi de conservation de l'énergie mécanique. Pour calculer la variation de l'énergie potentielle de la balle, vous devez déterminer sa masse m sur la balance et mesurer la hauteur h de la montée de la balle à l'aide d'une règle.

Pour déterminer l'énergie cinétique d'une balle, il est nécessaire de mesurer le module de sa vitesse ?. Pour ce faire, l'appareil est fixé au-dessus de la surface de la table, la tige avec la balle est déplacée sur le côté à la hauteur H + h puis relâchée. Lorsque la tige atteint la butée, la balle saute de la tige.

La vitesse de la balle lors de la chute change, mais la composante horizontale de la vitesse reste inchangée et égale en valeur absolue à la vitesse ? bille au moment de l'impact de la tige sur la butée. Alors vitesse ? la balle au moment de tomber de la tige peut être déterminée à partir de l'expression

V \u003d l / t, où l est la portée de la balle, t est le moment de sa chute.

Le temps t de chute libre d'une hauteur H (voir Fig. 1) est égal à : , donc

V \u003d l / v 2H / g. Connaissant la masse de la balle, vous pouvez trouver son énergie cinétique: E k \u003d mv 2 / 2 et la comparer à l'énergie potentielle.

Demande de service

1. Fixez l'appareil sur un trépied à une hauteur de 20 à 30 cm au-dessus de la table, comme indiqué sur la figure. Mettez la boule avec le trou sur la tige et faites une expérience préliminaire. Sur le site du crash
balle, scotchez une feuille de papier blanc et recouvrez-la d'une feuille de papier carbone.

3. Remettre la boule sur la tige, déplacer la tige sur le côté, mesurer la hauteur de la boule h par rapport au niveau initial et relâcher la tige. Après avoir enlevé une feuille de papier carbone, déterminer la distance l entre le point sur la table sous la balle dans sa position initiale, trouvé par le fil à plomb, et la marque sur la feuille de papier à l'endroit où la balle est tombée.

4. Mesurez la hauteur de la balle au-dessus de la table en position de départ. Peser la balle et calculer la variation de son énergie potentielle ? E p et l'énergie cinétique Ek au moment où la balle passe par la position d'équilibre.

5. Répétez l'expérience pour les deux autres hauteurs h et faites des mesures et des calculs. Enregistrez les résultats dans un tableau.

7. Comparez les valeurs des variations de l'énergie potentielle de la balle avec son énergie cinétique et tirez une conclusion sur les résultats de votre expérience

Reshebnik en physique pour la 9e année (I.K. Kikoin, A.K. Kikoin, 1999),
une tâche №7
au chapitre " TRAVAUX DE LABORATOIRE».

mesure; 3) cargaison du kit de mécanique ; le poids de la charge est de (0,100 ±0,002) kg.

Matériaux : 1) dispositif de retenue ;

2) un trépied avec un embrayage et un pied.

et l'énergie du ressort lorsqu'il est déformé augmente de

Demande de service

TRAVAUX DE LABORATOIRE> nombre 7

Le but du travail: comparer deux grandeurs - une diminution de l'énergie potentielle d'un corps attaché à un ressort lors de sa chute et une augmentation de l'énergie potentielle d'un ressort étiré.

1) un dynamomètre avec une raideur de ressort de 40 N/m ; 2) règle

Mesure; 3) cargaison du kit de mécanique ; le poids de la charge est de (0,100 ±0,002) kg.

Matériaux : 1) dispositif de retenue ;

2) un trépied avec un embrayage et un pied.

Pour le travail, on utilise l'installation illustrée à la figure 180. Il s'agit d'un dynamomètre monté sur un trépied avec verrou 1.

Le ressort du dynamomètre se termine par un fil machine avec un crochet. Le loquet (sur une échelle agrandie, il est montré séparément - marqué du chiffre 2) est une plaque de liège légère (taille 5 X 7 X 1,5 mm), coupée avec un couteau en son centre. Il est monté sur le fil machine du dynamomètre. Le dispositif de retenue doit se déplacer le long de la tige avec peu de frottement, mais le frottement doit être suffisant pour que le dispositif de retenue ne tombe pas tout seul. Vous devez vous en assurer avant de commencer les travaux. Pour ce faire, le loquet est installé au bord inférieur de l'échelle sur le support restrictif. Puis étirez et relâchez.

Le loquet avec le fil machine doit monter, marquant l'allongement maximal du ressort, égal à la distance entre la butée et le loquet.

Si nous élevons la charge suspendue au crochet du dynamomètre de manière à ce que le ressort ne soit pas étiré, l'énergie potentielle de la charge par rapport, par exemple, à la surface de la table est égale à mgH. Lorsque la charge chute (descente à une distance x = h), l'énergie potentielle de la charge diminue de

Et l'énergie du ressort lorsqu'il est déformé augmente de

Demande de service

1. Fixez fermement le poids du kit de mécanique au crochet du dynamomètre.

2. Soulevez la charge à la main, en déchargeant le ressort, et installez le loquet au bas du support.

3. Relâchez la charge. Lorsque le poids tombe, il étire le ressort. Retirez la charge et, par la position du verrou, mesurez l'allongement maximal x du ressort avec une règle.

4. Répétez l'expérience cinq fois.

6. Saisissez les résultats dans le tableau :

7. Comparez le rapport

Avec unité et tirez une conclusion sur l'erreur avec laquelle la loi de conservation de l'énergie a été testée.

La loi de conservation de l'énergie mécanique. L'énergie mécanique totale d'un système fermé de corps interagissant avec des forces gravitationnelles ou des forces élastiques reste inchangée lors de tout mouvement des corps du système

Considérons un tel corps (dans notre cas, un levier). Deux forces agissent sur lui : le poids des charges P et la force F (l'élasticité du ressort du dynamomètre), de sorte que le levier est en équilibre et que les moments de ces forces doivent être égaux en valeur absolue entre eux. Les valeurs absolues des moments de forces F et P seront déterminées respectivement :

Considérez un poids attaché à un ressort élastique de la manière indiquée sur la figure. Tout d'abord, on maintient le corps en position 1, le ressort n'est pas tendu et la force élastique agissant sur le corps est nulle. Puis on relâche le corps et il tombe sous l'action de la gravité en position 2, dans laquelle la force de gravité est complètement compensée par la force élastique du ressort lorsqu'il est tendu de h (le corps est au repos à cet instant) .

Considérez la variation de l'énergie potentielle du système lorsque le corps passe de la position 1 à la position 2. Lors du passage de la position 1 à la position 2, l'énergie potentielle du corps diminue de mgh et l'énergie potentielle du ressort augmente de

Le but de ce travail est de comparer ces deux grandeurs. Instruments de mesure : un dynamomètre avec une raideur de ressort de 40 N/m connue à l'avance, une règle, un poids du jeu de mécanique.

F t =mg

h = l + ∆l

E" P = mg (l + ∆l)

E" P =F ex ∆l/2

1. Assemblez l'installation indiquée sur la figure.

2. Attachez une charge sur le fil au crochet du dynamomètre (longueur du fil 12-15 cm). Fixez le dynamomètre dans la pince de trépied à une hauteur telle que le poids soulevé jusqu'au crochet, lorsqu'il tombe, n'atteigne pas la table.

3. Après avoir soulevé le poids de manière à ce que le filetage s'affaisse, installez la pince sur la tige du dynamomètre près du support de limite.

4. Soulevez la charge presque jusqu'au crochet du dynamomètre et mesurez la hauteur de la charge au-dessus de la table (il est pratique de mesurer la hauteur à laquelle se trouve le bord inférieur de la charge).

9. Comparez le rapport obtenu avec l'unité et notez la conclusion dans le cahier pour les travaux de laboratoire; indiquer quelles transformations d'énergie se sont produites lorsque la charge est descendue.

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Institution autonome

enseignement professionnel

District autonome de Khanty-Mansiysk - Yugra

"COLLEGE POLYTECHNIQUE SURGUT"

Kuzmaul Maria Sergeevna, professeur de physique

Sujet de la leçon : Travaux de laboratoire n° 3 " Étude de la loi de conservation de l'énergie mécanique.

Type de leçon : laboratoire-pratique

Réceptions : "Journal de bord", explicatif et illustratif, algorithmisation.

Le but de la leçon : étudier la loi de la conservation de l'énergie dans le cadre de travaux pratiques

Objectifs de la leçon:

Éducatif:

apprendre à utiliser des instruments et prendre des mesures à partir d'instruments

apprendre à mesurer l'énergie potentielle d'un corps élevé au-dessus du sol et d'un ressort déformé; comparer deux valeurs de l'énergie potentielle du système.

Développement:

développement de la pensée des élèves, formation de leur propre acquisition et application des connaissances, observation et explication des phénomènes physiques;

développement de la capacité d'analyser et de tirer des conclusions sur la base de données expérimentales.

Éducatif:

encourager les étudiants à surmonter les difficultés dans le processus d'activité mentale, encourager la tolérance et le collectivisme;

formation d'un intérêt cognitif pour la physique et la technologie.

Formes d'organisation des activités éducatives: frontale ; individuel; groupe.

Résultat attendu de la leçon :

À la suite d'activités éducatives, dans la leçon prévue, les élèves doivent:

Consolider les connaissances sur le thème "La loi de conservation de l'énergie et son application".

Montrer des compétences de travail individuel, travail de groupe;

Améliorer les compétences et les capacités acquises précédemment au cours de l'expérience grâce à l'utilisation d'instruments physiques et d'instruments de mesure pour mesurer des grandeurs physiques : force de frottement, poids corporel.

Développer la capacité d'analyse, rédiger un rapport sur le travail effectué et tirer une conclusion en fonction du résultat.

UMK : projecteur multimédia, trépied avec embrayage et pied ; dynamomètre de laboratoire; règle; une charge de masse m sur un fil de longueur l, descriptions de travaux de laboratoire.

Plan de cours:

1. Moment organisationnel - 2 minutes(Titre du titre, objectifs)

2. Mise à jour - 8 minutes

Vérification d / s - enquête frontale - 3 min.

Qu'est-ce que l'énergie potentielle ? Ses types ?

Qu'est-ce que l'énergie cinétique ?

Qu'est-ce que l'énergie mécanique totale ?

Nommez la loi de conservation de l'énergie mécanique.

Réception "Journal de bord" - remplissage de la colonne que je connais ! (Discussion de groupe) - 5min

3. Effectuer des travaux de laboratoire - 50 min.

Faire des briefings de sécurité ;

L'étude de l/r (pour initier les élèves aux instruments, faire attention à l'ordre des travaux).

enregistrement des travaux des élèves dans des cahiers : sujet, objectif, équipement, ordre de travail.

l'exécution du travail par les élèves, l'enseignant contrôle le travail en groupe.

Analyse et conclusion sur le travail.

4. Fixation - 10 minutes.

Les élèves répondent aux questions individuellement.

5. Réflexion. - 8 min.

Retour au but de la leçon : discussion, comment la force de frottement dépend-elle du poids du corps ?

Remplir le journal de bord.

Questions pour les groupes :

"Qui pense qu'il a travaillé activement dans la leçon? Levez la main"

Pensez-vous avoir obtenu le bon résultat ?

6. Devoirs : apprendre § - 2 minutes.

Labo #3 Pièce jointe 1.

Sujet: Étude de la loi de conservation de l'énergie mécanique.

Objectif: apprendre à mesurer l'énergie potentielle d'un corps soulevé du sol et d'un ressort déformé ; comparer deux valeurs de l'énergie potentielle du système..

Équipement: trépied avec embrayage et pied; dynamomètre de laboratoire; règle; charge de poids m sur un fil de longueur je.

Partie théorique

L'expérience est réalisée avec un poids attaché à une extrémité d'une ficelle de longueur je. L'autre extrémité du fil est attachée à un crochet de dynamomètre. Si la charge est soulevée, le ressort du dynamomètre ne se déforme pas et l'aiguille du dynamomètre indique zéro, tandis que l'énergie potentielle de la charge n'est due qu'à la gravité. Le poids est relâché et il retombe en étirant le ressort. Si le point zéro de l'énergie potentielle de l'interaction du corps avec la Terre est pris comme le point inférieur qu'il atteint lorsqu'il tombe, alors il est évident que l'énergie potentielle du corps dans le champ de gravité est convertie en potentiel énergie de déformation du ressort du dynamomètre :
mg (l+Δl) = kΔl 2 /2 , où Δl- extension maximale du ressort, k- sa rigidité.

La difficulté de l'expérience réside dans la détermination exacte de la déformation maximale du ressort, puisque le corps se déplace rapidement.

Consignes de travail

Pour effectuer le travail, l'installation illustrée sur la figure est assemblée. Le dynamomètre est fixé au pied du trépied.

1. Attachez le poids au fil, attachez l'autre extrémité du fil au crochet du dynamomètre et mesurez le poids du poids F t = mg(dans ce cas, le poids de la charge est égal à sa gravité).

2. Mesurez la longueur je le fil sur lequel la charge est attachée.

3. Monter la charge jusqu'au point 0 (marqué sur le dynamomètre).

4. Relâchez la charge, mesurez la force élastique maximale avec un dynamomètre F ynp et extension maximale du ressort de la règle Δl, en le comptant à partir de la division zéro du dynamomètre.

5. Calculez la hauteur à partir de laquelle la charge tombe : h = l + ∆l(il s'agit de la hauteur de déplacement du centre de gravité de la charge).

6. Calculer l'énergie potentielle de la charge soulevée E" P = mg (l + ∆l).

7. Calculer l'énergie du ressort déformé E" P = kΔl 2 /2, où k = F ex /Δl

En remplaçant, l'expression de k dans la formule énergétique E" P on a E" P = ;F ex ∆l/2

8. Enregistrez les résultats des mesures et des calculs dans le tableau.

9. Comparez les valeurs énergétiques E" P et E" P. Réfléchissez aux raisons pour lesquelles les valeurs de ces énergies ne correspondent pas exactement.

10. Tirez une conclusion sur le travail effectué.

Déroulement des travaux de laboratoire 5. Etude de la loi de conservation de l'énergie mécanique

1. Assemblez l'installation indiquée sur la figure.

3. Après avoir soulevé le poids de manière à ce que le filetage s'affaisse, installez la pince sur la tige du dynamomètre près du support de limite.

5. Relâcher la charge sans pousser. En tombant, la charge étirera le ressort et le loquet remontera la tige. Ensuite, en étirant le ressort à la main de manière à ce que le loquet soit au niveau du support restrictif, mesurez et

6. Calculer : a) le poids de la cargaison ; b) augmentation de l'énergie potentielle du ressort c) diminution de l'énergie potentielle de la charge .