Закон сохранения полной механической энергии
Полная механическая энергия консервативной системы, находящейся в стационарном потенциальном поле, постоянна:
где Uсоб – собственная потенциальная энергия системы – это энергия взаимодействия друг с другом всех частиц системы. Она зависит от взаимного расположения частиц системы; Uвнеш – внешняя потенциальная энергия системы – это сумма потенциальных энергий всех ее частиц, находящихся во внешнем стационарном потенциальном поле; K – кинетическая энергия системы – это сумма кинетических энергий составляющих ее частиц.
Если работа сил стационарного поля над частицей не зависит от пути, пройденного частицей, а зависит только от начального и конечного положения частицы, то такие силы называются консервативными, а поле потенциальным.
Порядок выполнения работы
1. С помощью микрометра 5 раз в разных местах измерить диаметр шарика d и вычислить радиус r = d/2.
2. Вывести шарик
из положения равновесия так, чтобы угол
отклонения (см.
рис.1) был мал. Определить время t
пяти (n=5) полных
колебаний шарика. Опыт провести 9 раз.
Определить период колебаний
.
Занести данные в табл.1.
3.Вычислить средние
значения радиуса шарика < r
> и периода колебаний
.
4.
Определить случайные отклонения
каждого измерения периода и среднее
квадратичное отклонение
.Вычислить
погрешность
результата измерений:
.
5.
Подставляя
и
в формулу (12), вычислить радиус кривизны
поверхности R.
6. Найти абсолютную ∆R и относительную E погрешности в определении R по формулам
, 
.
Данные измерений и вычислений занести в табл. 1-3.
Таблица 1.
d, м |
< d >, м |
< r >, м |
||||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.
|
Таблица 3.
|
Контрольные вопросы
1. Из каких составляющих складывается полная энергия шарика?
2. Когда сохраняется полная механическая энергия?
3. Как направлены скорость и ускорение центра масс шарика?
4. Укажите положение шарика, в которых его центр будет иметь:
а) максимальное угловое ускорение; б) максимальную линейную скорость;
в) тангенциальное ускорение, равное нулю; г) нормальное ускорение, равное нулю;
Объясните ваш выбор.
5. Какой вид имеет динамическое уравнение колебаний шарика?
6. Сформулируйте условия, при которых возникают гармонические колебания.
7. Почему угол отклонения шарика (от положения равновесия) должен быть мал?
1.Савельев И.В. Курс общей физики. т.1. М:Наука, 1986.- гл.I, §4, гл.III, §24, гл.V, §41-43, 53
Лабораторная работа № 6 а