Номер 2, страница 360 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Лабораторные работы. 7. Исследование свойства сохранения полной механической энергии в замкнутой системе тел - номер 2, страница 360.

Условие.

2. Прочно укрепите на крючке динамометра груз из набора по механике. Установите фиксатор (на рис. 277 показан отдельно — отмечен цифрой 1) из пенопласта внизу на ограничительной скобе. Для этого поднимите рукой груз, разгружая пружину.

Решение.

На изображении представлен фрагмент инструкции к лабораторной работе по физике. В этой работе, по всей видимости, исследуется закон сохранения энергии на примере падения груза, подвешенного на пружине динамометра. Ниже представлено развернутое объяснение каждого пункта инструкции.

2. Прочно укрепите на крючке динамометра груз из набора по механике. Установите фиксатор (на рис. 277 показан отдельно — отмечен цифрой 1) из пенопласта внизу на ограничительной скобе. Для этого поднимите рукой груз, разгружая пружину.

Данный пункт описывает подготовительный этап эксперимента, целью которого является фиксация начальных условий. Сначала на пружину динамометра подвешивается груз с массой $\text{m}$. Затем устанавливается фиксатор. Важно, что фиксатор размещается на уровне, где пружина еще не растянута. Для этого инструкция предписывает приподнять груз рукой, чтобы «разгрузить пружину». Это положение будет служить точкой отсчета (нулевой высотой), с которой начнется падение, и одновременно положением, где упругая потенциальная энергия пружины равна нулю. В этом начальном состоянии вся механическая энергия системы (относительно самой нижней точки будущего движения) будет сосредоточена в гравитационной потенциальной энергии груза.

Ответ: Этот пункт описывает подготовку экспериментальной установки: подвешивание груза на динамометр и установку фиксатора на уровне, соответствующем нерастянутой пружине, что задает начальные условия для проведения измерений.

3. Отпустите груз. Падая, он растя...

Этот пункт инициирует сам физический процесс. Когда груз отпускают, он начинает свободно падать с нулевой начальной скоростью из положения, отмеченного фиксатором. В процессе падения происходит непрерывное преобразование энергии. Гравитационная потенциальная энергия груза ($E_p = mgh$, где $\text{h}$ - высота падения) уменьшается. Эта энергия переходит в кинетическую энергию груза ($E_k = \frac{mv^2}{2}$) и в потенциальную энергию упругой деформации пружины ($E_{упр} = \frac{kx^2}{2}$, где $\text{k}$ – жесткость пружины, а $\text{x}$ – ее растяжение). Согласно закону сохранения полной механической энергии, в любой момент времени сумма этих энергий остается постоянной (если пренебречь потерями на сопротивление воздуха): $E_p + E_k + E_{упр} = const$. Целью эксперимента, вероятно, является демонстрация этого закона, например, путем доказательства равенства потенциальной энергии груза в начальной точке и энергии пружины в точке максимального растяжения.

Ответ: На этом этапе начинается сам эксперимент: груз отпускается и начинает падать, демонстрируя переход гравитационной потенциальной энергии в кинетическую энергию и энергию упругой деформации пружины в соответствии с законом сохранения энергии.