Экспериментальное задание 16.1, страница 73 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

Экспериментальное задание 16.1

Работаем самостоятельно

Определение потенциальной энергии тела

Оборудование: учебник, нить, динамометр, измерительная лента или линейка.

Определите потенциальную энергию учебника физики, лежащего на столе.

Порядок выполнения задания

Для определения потенциальной энергии гравитационного взаимодействия тела с Землёй нужно знать массу $\text{m}$ тела и высоту $\text{h}$ над уровнем, который условно принят за нулевой уровень. Высота $\text{h}$ нулевого уровня принимается равной нулю, потенциальная энергия любого тела на этом уровне равна нулю.

1. За нулевой уровень примите уровень пола. Измерьте расстояние $\text{h}$ от поверхности стола до поверхности пола.

2. Обвяжите учебник нитью и измерьте его вес с помощью динамометра (рис. 16.3):

$P = mg.$

3. Вычислите потенциальную энергию учебника, лежащего на столе, относительно уровня пола:

$E_п = mgh.$

Рис. 16.3

Это экспериментальное задание, для выполнения которого требуются реальные измерения. Поскольку провести эксперимент невозможно, решение будет представлено с использованием реалистичных примерных данных.

1. За нулевой уровень примите уровень пола. Измерьте расстояние h от поверхности стола до поверхности пола.

Примем уровень пола за нулевой уровень отсчета потенциальной энергии. Используя измерительную ленту, измерим высоту стола $\text{h}$. Предположим, что в результате измерения мы получили значение высоты, равное 75 см.

Ответ: $h = 75$ см.

2. Обвяжите учебник нитью и измерьте его вес с помощью динамометра (рис. 16.3): P = mg.

Обвяжем учебник нитью, подвесим его к динамометру и измерим силу тяжести, действующую на него, то есть его вес $\text{P}$. Допустим, измерение показало, что вес учебника составляет 5 Н.

Ответ: $P = 5$ Н.

3. Вычислите потенциальную энергию учебника, лежащего на столе, относительно уровня пола: Eп = mgh.

Дано:

Высота стола, $h = 75$ см

Вес учебника, $P = 5$ Н

Перевод в систему СИ:

$h = 75$ см $= 0,75$ м

Найти:

Потенциальную энергию учебника, $E_п$ - ?

Решение:

Потенциальная энергия тела, поднятого над нулевым уровнем, определяется по формуле:

$E_п = mgh$

где $\text{m}$ — масса тела, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, $\text{h}$ — высота тела над нулевым уровнем.

Вес тела $\text{P}$ связан с его массой $\text{m}$ следующим соотношением:

$P = mg$

Из этой формулы видно, что произведение $ ext{mg}$, необходимое для расчета потенциальной энергии, равно весу тела $\text{P}$, который мы измерили с помощью динамометра.

Таким образом, формулу для потенциальной энергии можно переписать, подставив в нее измеренный вес $\text{P}$ вместо $ ext{mg}$:

$E_п = (mg)h = P \cdot h$

Теперь мы можем подставить в эту формулу наши измеренные значения:

$E_п = 5 \text{ Н} \cdot 0,75 \text{ м} = 3,75 \text{ Дж}$

Ответ:

потенциальная энергия учебника физики, лежащего на столе, относительно уровня пола составляет 3,75 Дж.