Потужність

Експериметальна установка

У цьому експерименті учні дізнаються про взаємозв'язок між силою, роботою та потужністю. Якщо тіло під дією сили переміщується з точки 1 в точку 2 на відстань , то виконується робота W. Одиницею роботи є одиниця енергії: джоуль, ньютон-метр або ват-секунда .

Похідною за часом роботи є потужість з одиницею вимірювання в СІ - 1 Ват .

попередні знання

Студенти повинні мати базове уявлення про сили і про те, як їх визначати за допомогою динамометра. Крім того, в ідеалі, вони повинні мати уявлення про діючі сили та їхні переміщення у випадку нерухомого блока.

Принцип

У цьому експерименті тіло піднімається на певну висоту за допомогою нерухомого блока і таким чином виконує роботу.

Мета навчання

У цьому експерименті студенти мають з'ясувати залежність між часом та потужністю. Для того, щоб полегшити порівняння з роботою, час залишається постійним, а студентів просять визначити його звичним способом у попередньому експерименті.

Завдання

Студенти піднімають різні вантажі різними способами і визначають результуючу силу.

Примітка:
Задля отримання однозначних результатів експерименту швидкість намотування мотузки (нитки) повинна бути максимально постійною і не дуже відрізнятися в окремих експериментах. Результати експерименту можуть бути лише приблизними, зокрема, висота і час не можуть бути точно визначені.

До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів на уроках з природничих наук.

Велогонка

Потужність - це робота, виконана за певний час. Якщо необхідно виконати певну роботу (енергію) за мінімальний проміжок часу, то це відповідає більшій потужності.

У повсякденному вжитку термін " потужність" майже завжди пов'язаний з часовою складовою. Наприклад, про спортивну майстерність говорять, коли йдеться про досягнення результатів, що відповідають мінімальним показникам у часі. Або ж про результативність працівників чи учнів, коли їм потрібно менше часу для виконання певної роботи/завдання, ніж іншим.

У цьому експерименті Ви дізнаєтесь про зв'язок між силою, роботою та потужністю.

Встановіть взаємозв'язок між роботою та потужністю:

• Дослідіть залежність між часом і потужністю.
• Підніміть вантаж на певну відстань і визначте роботу, яку для цього потрібно виконати.
• Потім підніміть той самий вантаж на ту саму відстань, спочатку за допомогою нерухомого блока, а потім за допомогою подвійних блоків.

Під'єднання частин основи штатива

Довгий штативий стрижень

Основа штатива з штативним стрижнем

Прикріпіть нерухомий блок до стрижня.

Закріпіть нерухомий блок зі стрижнем, як показано на рисунку, за допомогою подвійної муфти на штативному стрижні довжиною 600 мм.

Нерухомий блок на стрижні

Кріплення нерухомого блоку

Підйом вантажу

• Спочатку підніміть за допомогою нерухомого блоку вантаж масою 50 г, а потім вантаж масою 200 г від підлоги до висоти поверхні столу. Намотайте мотузку на руку. Намагайтеся тягнути або намотувати якомога рівномірніше.
• Виміряйте відстань , на яке було піднято вантаж.
• Виміряйте також час , необхідний для підняття вантажу.
• Запишіть результати вимірювань у таблицю 1 протоколу.

Підвішування подвійного блоку

Верхній подвійний блок кріпиться до штатива як нерухомий блок (вгорі) замість звичайного блоку. Другий подвійний блок використовується як рухомий блок (внизу).

Прикріпіть шматок нитки (волосіні) (переконайтеся, що вона достатньо довга) до гачка під нерухомим подвійним роликом.

Тепер спочатку зробіть петлю навколо малого рухомого подвійного блоку (внизу), а потім навколо малого нерухомого подвійного блоку (вгорі).

Закріплення подвійних блоків

Закріплення подвійних блоків

Тепер зробіть петлю навколо великого рухомого подвійного блоку (внизу) і, нарешті, навколо великого нерухомого подвійного блоку (вгорі).

Міцно тримайте нитку (мотузку) або тимчасово прикріпіть її до основи штатива.

Підвісьте вантаж на гачок під великим рухомим подвійним блоком (внизу).

Закріплення подвійних блоків

• Тепер підніміть ті ж самі вантажі (50 г і 200 г) один за одним за допомогою блока від підлоги на поліспаста від поверхні столу, намотуючи нитку (мотузку) приблизно з тією ж швидкістю, що і в першій частині експерименту.
• Зверніть увагу, що загальна маса включає в себе масу нижнього подвійного блоку, яка приблизно дорівнює 20 г. Таким чином, на тримач для важків потрібно покласти на 20 г менше, ніж у першій частині експерименту.
• Виміряйте час і запишіть у протокол свої виміряні значення в таблиці 2.