Цель данной лабораторной работы заключается в сравнении двух величин: снижение потенциальной энергии тела

Для проведения данной лабораторной работы, сравнивающей снижение потенциальной энергии тела прикрепленного к пружине при его падении и увеличение потенциальной энергии растянутой пружины, мы будем использовать следующие инструменты и материалы:

1. Динамометр с жесткостью пружины 40 Н/м - это инструмент, который позволяет измерить силу, действующую на пружину. Жесткость пружины указывает на ее способность сопротивляться деформации.

2. Измерительная линейка - используется для измерения линейных размеров тел и расстояний в установке.

3. Груз массой (0,100 ±0,002) кг из набора по механике - используется в качестве тела, прикрепленного к пружине. Масса груза должна быть известна с высокой точностью для получения точных результатов опыта.

4. Фиксатор - позволяет фиксировать пружину в определенном положении (например, свободном или растянутом состоянии) для осуществления измерений и проведения эксперимента.

5. Штатив с муфтой и лапкой - используется для установки динамометра и других инструментов, обеспечивает их надежную фиксацию в нужном положении.

Наша установка имеет следующий вид:

\[Рисунок установки с подробным описанием компонентов\]

Теперь перейдем к пошаговому решению эксперимента:

Шаг 1: Подготовка установки
- Установите штатив на столе или любой другой поверхности таким образом, чтобы он был устойчив и не двигался во время проведения эксперимента.
- Установите муфту на штативе и закрепите ее с помощью лапки. Убедитесь, что муфта надежно фиксируется и не передвигается.

Шаг 2: Подготовка динамометра и пружины
- Подсоедините динамометр к пружине так, чтобы крюк динамометра был прикреплен к верхней части пружины, а нижний конец пружины был свободным.
- Убедитесь, что динамометр находится в вертикальном положении и не касается других предметов.

Шаг 3: Измерение силы упругости пружины
- Начните измерение, держа пружину в вертикальном положении без груза. Запишите показания динамометра как \(F_0\).
- Ностоите груз массой (0,100 ±0,002) кг на нижний конец пружины и запишите новые показания динамометра как \(F_1\).
- Повторите измерения для нескольких различных масс груза (\(m\)) и запишите полученные значения силы упругости для каждого случая.

Шаг 4: Измерение высоты поднятия груза и хода пружины
- Используя измерительную линейку, измерьте высоту поднятия груза от положения свободной пружины до положения, когда динамометр показывает силу упругости \(F_1\). Запишите это значение как \(H\) (высота поднятия груза).
- Измерьте ход пружины, который определяется как разность между длиной свободной нерастянутой пружины и растянутой пружины при приложении груза. Запишите это значение как \(d\) (ход пружины).

Шаг 5: Вычисление потенциальной энергии
- Используя полученные значения силы упругости (\(F_0\), \(F_1\)) и хода пружины (\(d\)), вычислите потенциальную энергию тела прикрепленного к пружине и увеличение потенциальной энергии растянутой пружины, используя следующие формулы:
- Для потенциальной энергии тела: \(E_1 = m \cdot g \cdot H\), где \(m\) - масса груза, \(g\) - ускорение свободного падения, \(H\) - высота поднятия груза.
- Для увеличения потенциальной энергии пружины: \(E_2 = \dfrac{1}{2} \cdot k \cdot d^2\), где \(k\) - жесткость пружины, \(d\) - ход пружины.

Шаг 6: Сравнение результатов и их анализ
- Сравните значения \(E_1\) и \(E_2\) для различных значений массы груза (\(m\)).
- Проанализируйте полученные данные и сделайте выводы о сравнении снижения потенциальной энергии тела, прикрепленного к пружине, при его падении и увеличении потенциальной энергии растянутой пружины.

Помните, что выполнение точных измерений и запись полученных данных являются ключевыми моментами в данной лабораторной работе. Будьте внимательны и осторожны при проведении эксперимента.