Номер 644, страница 88 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Работа и мощность. Энергия. Мощность - номер 644, страница 88.

Условие.

► 644. Даны приборы: динамометр, трибометр, секундомер, линейка. Измерьте работу и мощность при перемещении бруска. Предложите несколько вариантов опыта.

Решение.

Дано:

Приборы: динамометр, трибометр (брусок и поверхность), секундомер, линейка.

Найти:

Способы измерения работы $\text{A}$ и мощности $\text{N}$ при перемещении бруска; несколько вариантов опыта.

Решение:

Для экспериментального определения работы и мощности необходимо измерить три физические величины: силу, приложенную к телу, путь, пройденный телом под действием этой силы, и время движения. Работа $\text{A}$ вычисляется по формуле $A = F \cdot s$, где $\text{F}$ – значение силы, которое измеряется динамометром, а $\text{s}$ – пройденный путь, который измеряется линейкой. Мощность $\text{N}$ определяется как работа, совершённая в единицу времени, и вычисляется по формуле $N = \frac{A}{t}$, где $\text{t}$ – время движения, измеренное секундомером.

Рассмотрим несколько вариантов проведения опыта.

Вариант 1. Равномерное перемещение бруска по горизонтальной поверхности

Этот опыт позволяет измерить работу силы тяги, которая равна по модулю силе трения скольжения, и соответствующую мощность.

Порядок выполнения:

1. Положите брусок на горизонтальную поверхность (например, на доску трибометра или стол).

2. С помощью линейки отметьте на поверхности начальную и конечную точки и измерьте расстояние между ними. Это будет пройденный путь $\text{s}$.

3. Зацепите брусок крючком динамометра и начните тянуть его равномерно и прямолинейно вдоль отмеченного пути. Важно поддерживать скорость постоянной, чтобы сила тяги была равна по модулю силе трения.

4. Во время равномерного движения снимите показание динамометра. Это будет искомая сила $\text{F}$.

5. Одновременно с началом движения включите секундомер и остановите его, когда брусок достигнет конечной точки. Измерьте время движения $\text{t}$.

6. Рассчитайте работу по формуле $A = F \cdot s$.

7. Рассчитайте мощность по формуле $N = \frac{A}{t}$.

Ответ: Работа определяется по формуле $A = F \cdot s$, а мощность – по формуле $N = \frac{F \cdot s}{t}$, где $\text{F}$ – показание динамометра, $\text{s}$ – путь, измеренный линейкой, $\text{t}$ – время, измеренное секундомером, при равномерном движении бруска по горизонтали.

Вариант 2. Равномерное перемещение бруска по наклонной плоскости

Этот опыт позволяет измерить работу и мощность при движении тела вверх по наклонной плоскости, когда сила тяги преодолевает и силу трения, и составляющую силы тяжести.

Порядок выполнения:

1. Установите доску трибометра под углом к горизонту, чтобы получилась наклонная плоскость.

2. Положите брусок на наклонную плоскость. Линейкой измерьте расстояние $\text{s}$, которое брусок пройдет по плоскости.

3. Прицепите динамометр к бруску и тяните его равномерно вверх, параллельно наклонной плоскости.

4. В процессе равномерного движения запишите показание динамометра $\text{F}$.

5. С помощью секундомера измерьте время $\text{t}$, за которое брусок пройдет путь $\text{s}$.

6. Вычислите работу, совершаемую силой тяги: $A = F \cdot s$.

7. Вычислите развиваемую мощность: $N = \frac{A}{t}$.

Ответ: Работа определяется по формуле $A = F \cdot s$, а мощность – по формуле $N = \frac{F \cdot s}{t}$, где $\text{F}$ – показание динамометра при равномерном подъеме по наклонной плоскости, $\text{s}$ – путь вдоль плоскости, измеренный линейкой, $\text{t}$ – время движения, измеренное секундомером.

Вариант 3. Равномерный вертикальный подъем бруска

Этот опыт позволяет измерить работу против силы тяжести и мощность, развиваемую при этом.

Порядок выполнения:

1. Подвесьте брусок к динамометру.

2. Расположите линейку вертикально и измерьте высоту $\text{h}$, на которую планируется поднять брусок. В данном случае путь $\text{s}$ равен высоте $\text{h}$.

3. Начните поднимать брусок вертикально вверх с постоянной скоростью. При равномерном движении показание динамометра $\text{F}$ будет равно модулю силы тяжести, действующей на брусок.

4. Зафиксируйте показание динамометра $\text{F}$ во время подъема.

5. С помощью секундомера измерьте время $\text{t}$, за которое брусок был поднят на высоту $\text{h}$.

6. Рассчитайте работу по подъему бруска: $A = F \cdot h$.

7. Рассчитайте мощность: $N = \frac{A}{t}$.

Ответ: Работа определяется по формуле $A = F \cdot h$, а мощность – по формуле $N = \frac{F \cdot h}{t}$, где $\text{F}$ – показание динамометра, $\text{h}$ – высота подъема, измеренная линейкой, $\text{t}$ – время подъема, измеренное секундомером.