Измерение работы силы упругости при подъёме груза с помощью неподвижного блока

F = m·g, s = h, A = F·s = m·g·h

Цель работы

Измерить работу силы тяги при подъёме неподвижным блоком.

Теоретические сведения

Действие неподвижного блока

Ось неподвижного блока закреплена на опоре. Идеальный блок меняет направление тяги, сохраняя одинаковое натяжение обеих ветвей нити. При медленном равномерном подъёме груза:

F = m \cdot g

$F$ — сила тяги свободного конца нити (Н);
$m$ — масса груза (кг);
$g$ — ускорение свободного падения (м/с²).

Неподвижный блок не даёт выигрыша в силе, но позволяет выбирать удобное направление тяги.

Перемещение и работа

Для подъёма груза на высоту $h$ свободный конец нерастяжимой нити перемещают на такое же расстояние:

s = h, A = F \cdot s = m \cdot g \cdot h

Здесь $s$ — перемещение конца нити (м), $A$ — работа силы тяги (Дж). Эта работа равна увеличению потенциальной энергии груза.

Условия измерения

В модели блок невесом и вращается без трения, а нить не растягивается. Этапы разгона и остановки не учитываются. Силу определяют по динамометру, путь — по перемещению свободного конца нити; растяжение самого динамометра не является этим путём. При сравнении опытов высоту и силу относят к одному участку подъёма.

Подготавливаем формулы…

Порядок работы

Выберите неподвижный блок, массу 0,4 кг и ход нити 0,6 м.
Запустите подъём и снимите силу, ход конца нити и высоту груза в начале и конце участка.
Рассчитайте работу силы тяги. Сравните с опытом с подвижным блоком при одинаковом подъёме груза, отдельно сопоставив силы и пути.
Сформулируйте вывод по измерениям: укажите результат, сохранённые условия и ограничения модели.

Эксперимент

Таблица измерений

Записей: 0

Результаты измерений эксперимента
№	t, с	m, кг	F, Н	s, м	h, м	№	Действия

Пока нет измерений

Нажмите «Измерить» в эксперименте.

График

Ось XОсь Y₁Ось Y₂Вид графика

График появится после измерений

Ответ

При неподвижном блоке, грузе 0,4 кг и ходе конца нити 0,6 м измерьте силу тяги. Какова её работа за весь ход? Ответ в джоулях до сотых.

Вопрос для размышления

Какую пользу даёт неподвижный блок, если он не уменьшает необходимую работу?