1. МОМЕНТ СИЛИ. МЕХАНІЧНА РОБОТА - § 9. Учимося розв’язувати задачі

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

Що знадобиться: гумовий шнур довжиною 20–30 см; міцна нитка; вантаж відомої маси (100 г цукерок, пакетик солі тощо).

Зав’яжіть на обох кінцях гумового шнура по вузлику, прикріпіть до одного з вузликів міцну нитку, до другого кінця нитки прив’яжіть вантаж. Тримаючи шнур за другий вузлик, розташуйте вантаж на висоті 50–60 см від підлоги так, як показано на рисунку. Натягніть шнур, потім відпустіть вантаж. Візуально визначте місце, де він упав на підлогу. Змінюючи натяг шнура, прослідкуйте за зміною дальності польоту вантажу. Поясніть одержаний результат.

Чи можете ви дізнатися, чому дорівнює швидкість руху вантажу в момент падіння на підлогу? Які вимірювання потрібно зробити?

Пояснення результату:

Під час виконання досліду я помітив, що чим сильніше натягнутий гумовий шнур, тим на більшу відстань (L) летить вантаж.

Це можна пояснити за допомогою закону перетворення енергії. Коли я розтягую шнур, я надаю йому потенціальної енергії пружної деформації. Чим сильніше я розтягую шнур, тим більший запас цієї енергії. В момент, коли я відпускаю вантаж, потенціальна енергія шнура миттєво перетворюється на кінетичну енергію руху вантажу.

Отже, більша сила натягу → більша потенціальна енергія шнура → більша кінетична енергія вантажу → більша початкова швидкість → більша дальність польоту.

Чи можна дізнатися швидкість руху вантажу в момент падіння?

Так, можна, але для цього потрібно зробити додаткові вимірювання та обчислення.

Які вимірювання потрібно зробити:

1. Виміряти лінійкою початкову висоту вантажу над підлогою (h).
2. Виміряти рулеткою дальність польоту вантажу (L).

Як діяти далі:

Знаючи висоту падіння (h) та прискорення вільного падіння (g≈9.8м/с²), можна обчислити час польоту вантажу. Потім, знаючи дальність польоту (L) і час (t), можна знайти горизонтальну швидкість вантажу. Вертикальна швидкість у момент падіння також залежить від часу польоту. Таким чином, знаючи горизонтальну та вертикальну складові швидкості, можна визначити і повну швидкість руху в момент падіння.