Экспериментальное задание

по теме "Механическая работа"

Цель работы: опытным путем в домашних условиях определить, какую работу

совершаем мы при движении по квартире (комнате, дому).

Оборудование: линейка (рулетка, метровая измерительная лента), секундомер

(например, на часах или телефоне), весы (при наличии их дома).

(Пояснения: данная работа проводиться исключительно в домашних условиях; выход

за пределы жилья не предусмотрен.)

Ход работы:

Каждый день мы перемещаемся по своему дому, не обращая внимание, какую при

этом работу совершает наше тело. Поэтому сегодня мы будем двигаться с пользой! Итак,

начнём...

Пройдитесь спокойным шагом по своему дому от одного его конца до

другого, из одной комнаты в другую (или от одного угла комнаты до другого) и вернитесь

обратно.

1) Измерьте и запишите длину пройденного Вами пути: s = ... м.

2) Пройдясь по данному пути ещё раз, измерьте:

- затраченное на этот путь время: t = ... мин = ... с.

- количество шагов, которые вы сделали: n = ... шагов.

3) Запишите массу Вашего тела (можно примерно при отсутствии весов): m = ... кг .

Переходим к вычислениям.

4) вычислите Ваш вес: P = mg = = Н ( где g = 9,8 Н/кг).

5) Учитывая, что двигаясь горизонтально, человек прикладывает силу, примерно равную

0,05 от веса своего тела, найдём эту силу: F = 0,05 P = = Н.

6) Вычислите совершённую Вами работу при движении по дому:

А = F s = = ... Дж.

7) Вычислите развитую Вашим телом мощность:

N =

= = ... Вт.

8) Определим среднюю длину Вашего шага: l =

= = ... м = см.

Молодцы! Мы хорошо потрудились!

9) Сформулируйте вывод по своей работе.

энергию плоского конденсатора определим по такой формуле:

\[w = \frac{{c{u^2}}}{2}\; \; \; \; (1)\]

электроемкость плоского конденсатора найдем по известной формуле:

\[c = \frac{{\varepsilon {\varepsilon _0}s}}{d}\; \; \; \; (2)\]

здесь \(\varepsilon\) — диэлектрическая проницаемость слюды, равная 7, \(\varepsilon_0\) — электрическая постоянная, равная 8,85·10-12 ф/м.

подставим (2) в (1), чтобы получить решение этой в общем виде:

\[w = \frac{{\varepsilon {\varepsilon _0}s{u^2}}}{{2d}}\]

посчитаем ответ:

\[w = \frac{{7 \cdot 8,85 \cdot {{10}^{ — 12}} \cdot 36 \cdot {{10}^{ — 4}} \cdot {{300}^2}}}{{2 \cdot 0,14 \cdot {{10}^{ — 2 = 7,2 \cdot {10^{ — 6}}\; дж = 7,2\; мкдж\]

ответ: 7,2 мкдж.

1. Импульс момента силы, Mdt, действующий на вращательное тело, равен изменению его момента импульса dL:
                                                           Mdt = d(Jω)  или  Mdt = dL
Где:  Mdt – импульс момента силы (произведение момента силы М на промежуток времени dt)
Jdω = d(Jω) – изменение момента импульса тела,
Jω = L - момент импульса тела есть произведение момента инерции J на угловую скоростьω  ω, а d(Jω) есть dL.

2.  Кинематические характеристики   Вращение твердого тела, как целого характеризуется углом  φ, измеряющегося в угловых градусах или радианах, угловой скоростью  
                                       ω = dφ/dt  (измеряется в рад/с)
и угловым ускорением     
                                       ε = d²φ/dt²   (измеряется в рад/с²).  
При равномерном вращении (T оборотов в секунду),   Частота вращения — число оборотов тела в единицу времени:
                                                     f = 1/T = ω/2    
Период вращения — время одного полного оборота. Период вращения T и его частота f связаны соотношением    
                                                     T = 1/f
                                            
   Линейная скорость точки, находящейся на расстоянии R от оси вращения                                                       

Угловая скорость вращения тела
                                                    ω = f/Dt = 2/T          
                                                    
      Динамические характеристики   Свойства твердого тела при его вращении описываются моментом инерции твёрдого тела. Эта характеристика входит в дифференциальные уравнения, полученные из уравнений Гамильтона или Лагранжа. Кинетическую энергии вращения можно записать в виде:     
                                       E=
                                      
       В этой формуле момент инерции играет роль массы, а угловая скорость роль обычной скорости. Момент инерции выражает геометрическое распределение массы в теле и может быть найден из формулы:                       
                                           

        Момент инерции механической системы относительно неподвижной оси a («осевой момент инерции») — физическая величина Ja, равная сумме произведений масс всех n материальных точек системы на квадраты их расстояний до оси:
                                =∑

     где: mi — масса i-й точки, ri — расстояние от i-й точки до оси.   Осевой момент инерции тела Ja является мерой инертности тела во вращательном движении вокруг оси a подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении.

3.  Маятник представляет собой замкнутую систему.
Если маятник находится в крайней точке, его потенциальная энергия максимальна, а кинетическая равна нулю.
Как только маятник начинает двигаться, егопотенциальная энергия уменьшается, а кинетическая - увеличивается.
В нижней точке кинетическая энергия максимальна, а потенциальная - минимальна. После этого начинается обратный процесс. Накопленная кинетическая энергия двигает маятник вверх и увеличивает, тем самым потенциальную энергию маятника. Кинетическая энергия уменьшается, пока маятник снова не остановится уже в другой крайней точке.
Можно сказать, что в процессе движения маятника происходит переход потенциальной энергии в кинетическую и наоборот.

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается постоянной.
     Или так: Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих силами тяготения и силами упругости, остается неизменной.
(Сумма кинетической и потенциальной энергии тел называется полной механической энергией)