Тема 17. Экспериментальное задание

17.01 Механика → 17.01.02 Сборник Камзеевой

Вспоминай формулы по каждой теме

Решай новые задачи каждый день

Вдумчиво разбирай решения

ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!

Подтемы раздела экспериментальное задание

Разделы подтемы Механика

Банк ФИПИ

Сборник Камзеевой

Решаем задачи

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#74493Максимум баллов за задание: 3

Используя штатив с муфтой и лапкой, пружину, динамометр, линейку и три груза, соберите экспериментальную установку для измерения жёсткости пружины.
Определите жёсткость пружины, подвесив к ней три груза. Для измерения веса грузов воспользуйтесь динамометром. Абсолютную погрешность измерения силы с помощью динамометра принять равной $±$ 0,1 Н, абсолютную погрешность измерения удлинения пружины с помощью линейки принять равной $±$ 2 мм.
В бланке ответов № 2:
1) сделайте рисунок или описание экспериментальной установки
2) запишите формулу для расчёта жесткости пружины;
3) укажите результаты измерений веса грузов и удлинения пружины с учётом погрешности измерений;
4) запишите числовое значение жёсткости пружины.

Источники: Камзеева 2024 | Камзеева 2025

Показать ответ и решение

1. Схема экспериментальной установки(см. рисунок).

$PIC$

2. $Fупр =mg = P$ ; $Fупр = kx$ .
От вас требуется измерить силу упругости динамометра, подвесив на него груз массой $m = m1 + m2 +m3$ . Важно отметить, что разные динамометры будут иметь разные жесткости и погрешности измерения.
Удлинение пружины можно измерить по шкале или с помощью линейки, померив сначала длину пружины без груза, а потом с грузом и взяв разность этих значений.
Измерив силу упругости и удлинение пружины, мы можем посчитать жесткость пружины по формуле: $Fупр k = x$
3. Приведем примерные значения, которые вы можете получить:
$x = (60± 2) м м= (0,060± 0,002) м$ ; $P = (3,0 ±0,1) H$ .
4. $k = 50 H/м$

Ответ:

Бандлы и наборы

Комбо-тарифы сразу по нескольким предметам

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 2#41453Максимум баллов за задание: 3

Используя штатив с муфтой, подвижный блок, нить, 3 груза и динамометр, соберите экспериментальную установку для измерения работы силы упругости при подъёме груза с использованием подвижного блока. Определите работу, совершаемую силой упругости при подъёме грузов на высоту 20 см. Абсолютную погрешность измерения силы с помощью динамометра принять равной $±0,1 Н.$
В бланке ответов №2:
1) сделайте рисунок или описание экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта работы силы упругости;
3) укажите результаты прямых измерений силы упругости с учётом абсолютной погрешности и пути;
4) запишите числовое значение работы силы упругости.

Источники: Камзеева 2024

Показать ответ и решение

1. Схема экспериментальной установки:

$PIC$

2. $A = Fупр⋅h$
3. От вас требуется измерить силу упругости с помощью динамометра при движении грузов массами $m1$ , $m2$ , $m3$ на $h= 10см$ . Далее мы должны вспомнить, что подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза. Из графика видно, что т.к. блок легкий, то запишем второй закон Ньютона для вертикальной оси:

F + T = (m + m +m )g упр 1 2 3

А т.к. нить легкая и нерастяжимая, то $Fупр = T$ .
Поэтому $(m1 + m2 +m3 )g = 2Fупр$ , поэтому работа силы упругости будет равна работе силы тяжести при движении грузов на $h$ .
Приведем примерный значения, которые вы можете получить: сила упругости - $Fупр = (1,5± 0,1)H$ ; высота подъема груза - $h = (0,200± 0,002)м$ .
4. Поэтому работа сила упругости: $A = 1,5 ⋅0,4 =0,6Д ж$ .

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 3#35976Максимум баллов за задание: 3

Используя штатив с муфтой и лапкой, пружину, динамометр, линейку и один груз, соберите экспериментальную установку для измерения жёсткости пружины. Определите жёсткость пружины, подвесив к ней один груз. Для измерения веса груза воспользуйтесь динамометром.

В бланке ответов № 2:

1) сделайте рисунок или описание экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта жёсткости пружины;

3) укажите результаты измерения веса груза и удлинения пружины с учётом абсолютной погрешности (абсолютную погрешность измерения силы с помощью динамометра принять равной $±$ 0,1 Н, абсолютную погрешность измерения удлинения с помощью линейки принять равной $±$ 2 мм);

4) запишите числовое значение жёсткости пружины.

Источники: Камзеева 2024

Показать ответ и решение

1. Схема экспериментальной установки:

$PIC$

Для нахождения жёсткости пружины воспользуемся вторым законом Ньютона:

Fупр = mg =P,

где $Fупр$ – сила упругости, $m$ – масса груза, $P$ – вес, измеренный с помощью динамометра.
И законом Гука:

Fупр = kx,

где $k$ – жёсткость пружины, $x$ – удлинение пружины.
Тогда

kx= P ⇒ k = P. x

От вас требуется измерить силу упругости динамометра, подвесив на него груз массой $m$ . Важно отметить, что разные динамометры будут иметь разные жесткости и погрешности измерения.
Удлинение пружины можно измерить по шкале или с помощью линейки, померив сначала длину пружины без груза, а потом с грузом и взяв разность этих значений.
3. Приведем примерные значения, которые вы можете получить:
Измерение удлинения равно $x= 20± 2$ мм или $x =0,02± 0,002$ м. Измерение веса $P = 1± 0,1$ Н .
4. Жесткость

--1±-0,1-Н--- k = 0,02 ±0,002 м = 50± 10 Н/м

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 4#50745Максимум баллов за задание: 3

Используя штатив с муфтой, неподвижный блок, нить, три груза и динамометр, соберите экспериментальную установку для измерения работы силы упругости при равномерном подъёме грузов с исползованием неподвижного блока. Определите работу, совершаемую силой упругости при подъёме грузов на высоту 20 см. Абсолютную погрешность измерения силы с помощью динамометра принять равной $± 0,1 H.$
В бланке ответов №2:
1) сделайте рисунок или описание экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта работы силы упругости;
3) укажите результаты прямых измерений силы упругости с учётом абсолютной погрешности измерения силы и пути;
4) запишите числовое значение работы силы упругости.

Источники: Камзеева 2024

Показать ответ и решение

1. Схема экспериментальной установки:

$PIC$

2. $A= Fупр⋅h$
3. От вас требуется измерить силу упругости с помощью динамометра при перемещении грузов массами $m1,m2,m3$ на расстояние $h= 20см.$ Из того, что нить легкая и нерастяжимая, то запишем второй закон Ньютона для вертикальной оси:

Fупр = (m1+ m2 + m3)g

Приведем примерные значения, которые вы можете получить: сила упругости - $Fупр = (3,0± 0,1)H;$ высота подъема груза - $h = (0,200± 0,002)м.$
4. Поэтому работа сила упругости: $A = 3,0 ⋅0,2 =0,6Д ж.$

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 5#75410Максимум баллов за задание: 3

Используя брусок с крючком, динамометры № 1 и № 2, набор из трёх грузов, направляющую рейку А, соберите экспериментальную установку для исследования зависимости силы трения скольжения между бруском и поверхностью горизонтальной рейки от силы нормального давления. С помощью динамометра 1 определите силу трения скольжения, помещая на брусок поочерёдно один, два и три груза. Для определения веса бруска с грузами воспользуйтесь динамометром 2. Абсолютную погрешность измерения сил принять равной цене деления используемого динамометра.
В бланке ответов № 2:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) укажите результаты измерения веса бруска с грузом и силы трения скольжения с учётом погрешности измерения для трёх случаев в виде таблицы;
3) сформулируйте вывод о зависимости силы трения скольжения между бруском и поверхность рейки от силы нормального давления.

Источники: Камзеева 2024

Показать ответ и решение

1. Схема экспериментальной установки. (см. рисунок):

$PIC$

2. Вспомним, что по закону Амонтона-Кулона сила трения скольжения определяется формулой

Fтр = μP,

где $μ$ - коэффициент трения скольжения;
$P = mg$ - сила нормальной реакции опоры.
Для измерения $P$ воспользуемся динанометром №2. Поочередно подвешивая грузики №1-3, измерим их силу тяжести и запишем в таблицу. Запишем второй закон Ньютона для бруска в проекции на горизонтальную ось в предположении, что грузик движется равномерно

F − F = 0, тяги тр

$Fтяги$ - сила тяги.
Прицепим динанометр №1 к бруску, поочередно накладывая на него грузики, и приводим его к равномерному движению. Измеряя значения на динанометре, получим силу трения скольжения для брусков с разными грузиками.


№	$F тяги = Fтр(H)$	$P (H )= mg$

1	$0,30 ±0,02$	$1,5± 0,1$

2	$0,50 ±0,02$	$2,5± 0,1$

3	$0,70 ±0,02$	$3,5± 0,1$

3. Вывод: при увеличении силы нормального давления, сила трения, действующая на тело, увеличивается.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 6#39446Максимум баллов за задание: 3

Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр, два груза, направляющую рейку (А), соберите экспериментальную установку для измерения работы силы трения скольжения при движении каретки с грузами по поверхности рейки на расстояние в 40 см. Абсолютную погрешность измерения силы с помощью динамометра принять равной $± 0,1$ Н.
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок или описание экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта работы силы трения скольжения;
3) укажите результаты измерения модуля перемещения каретки с грузами и силы трения скольжения при движении каретки с грузами по поверхности рейки (с учётом абсолютной погрешности измерения силы);
4) запишите числовое значение работы силы трения скольжения.

Источники: Камзеева 2024

Показать ответ и решение

1. Схема экспериментальной установки:

$PIC$

2. Вспомним, что по закону Амонтона-Кулона сила трения скольжения определяется формулой

Fтр = μP,

где $μ$ - коэффициент трения скольжения;
$P = mg$ - сила нормальной реакции опоры.
Для измерения $P$ воспользуемся динанометром №2. Поочередно подвешивая грузики №1-2, измерим их силу тяжести и запишем в таблицу. Запишем второй закон Ньютона для бруска в проекции на горизонтальную ось в предположении, что грузик движется равномерно

Fтяги− Fтр = 0,

Ответ:

Курсы

Всё необходимое для достижения цели

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 7#37886Максимум баллов за задание: 3

Используя динамометр, стакан с водой, цилиндр № 2, соберите экспериментальную установку для определения выталкивающей силы (силы Архимеда), действующей на цилиндр. Абсолютную погрешность измерения силы с помощью динамометра принять равной $±0,1 H.$
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта выталкивающей силы;
3) укажите результаты измерений веса цилиндра в воздухе и веса цилиндра в воде с учётом абсолютной погрешности измерения;
4) запишите численное значение выталкивающей силы.

Источники: Камзеева 2024

Показать ответ и решение

1. Рисунок

2. Если вес тела в воздухе (показания динамометра в воздухе) $P1 = mg$ , то вес тела в воде (показания динамометра в воде) $P2 = mg− Fвыт$ , где $m$ – масса тела, $Fвыт$ – выталкивающая сила. Тогда

Fвыт = P1− P2

3. $P1 = 0,7± 0,1$ Н; $P2 = 0,45 ±0,1$ Н.

4. Значение $Fвыт = 0,7 Н − 0,45 Н= 0,25 Н$

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 8#43912Максимум баллов за задание: 3

Используя штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикрепленной к нему нитью, линейку и часы с секундной стрелкой (или секундомер), соберите экспериментальную установку для исследования зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити. Определите время для 30 полных колебаний и посчитайте период колебаний для трех случаев, когда длина нити равна соответственно 1 м, 0,5 м и 0,25 м. Абсолютную погрешность измерения интервалов времени принять равной $±5 с.$
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний для трех длин нити маятника в виде таблицы;
3) посчитайте период колебаний для каждого случая и результаты занесите в таблицу;
4) сформулируйте качественный вывод о зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины нити.

Источники: Камзеева 2024

Показать ответ и решение

1. Рисунок экспериментальной установки:

2. 3. Период колебаний равен:

t T = n,

где $n$ – количество колебаний за время $t$ .

|--|-------------|----------------|-----------------|---------| | |Д лина нити, м Число колебаний|Время колебаний, с|Период, с| |1-|------1------|-------30--------|-----60-±5-------|---2-----| |--|-------------|----------------|-----------------|---------| |2-|-----0,5------|-------30--------|-----42-±5-------|---1,4----| -3------0,25-------------30--------------30-±5-----------1-----|

4. при уменьшении длины нити период свободных колебаний нитяного маятника уменьшается.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 9#47964Максимум баллов за задание: 3

Используя штатив с муфтой и лапкой, груз с прикреплённой к нему нитью, метровую линейку и секундомер, соберите экспериментальную установку для исследования свободных колебаний нитяного маятника. Определите время 30 полных колебаний и вычислите период колебаний для случая, когда длина маятника равна 1 м. Абсолютную погрешность измерения интервала времени принять равной $± 5 с.$
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта периода колебаний;
3) Укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний (с учётом абсолютной погрешности измерения времени);
4) запишите численное значение периода колебаний маятника.

Источники: Камзеева 2024

Показать ответ и решение

1. Рисунок экспериментальной установки:

2. Формула для периода

t T = n,

где $n$ – количество колебаний за время $t$ .
3. $t= (60± 5)$ с; $n =30$ .
4. Расчёт $T = 2$ c.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 10#47381Максимум баллов за задание: 3

Используя штатив с муфтой и лапкой, груз с прикреплённой к нему нитью, метровую линейку и секундомер, соберите экспериментальную установку для исследования свободных колебаний нитяного маятника. Определите время для 30 полных колебаний и посчитайте частоту колебаний для случая когда длина нити равна 50 см. Абсолютную погрешность измерения времени принять равной $± 5$ с.
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта частоты колебаний;
3) укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний (с учётом абсолютной погрешности);
4) запишите численное значение частоты колебаний маятника.

Источники: Камзеева 2024

Показать ответ и решение

1. Рисунок экспериментальной установки:

2. Формула для частоты

n ν = t,

где $n$ – количество колебаний за время $t$ .
3. $t= (42± 5)$ с; $n =30$ .
4. Расчёт $ν = 0,7$ Гц.

Ответ:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 11#44771Максимум баллов за задание: 3

Используя рычажные весы с разновесом, мензурку, стакан с водой, цилиндр № 1, соберите экспериментальную установку для измерения плотности материала, из которого изготовлен цилиндр № 1. Абсолютную погрешность измерения массы принять равной $±1 г,$ абсолютную погрешность измерения объёма — $± 2 мл.$
В бланке ответов № 2:
1) сделайте рисунок или описание экспериментальной установки для определения объёма тела;
2) запишите формулу для расчёта плотности;
3) укажите с учётом погрешности результаты измерения массы цилиндра и его объёма;
4) запишите числовое значение плотности материала цилиндра.

Источники: Камзеева 2024

Показать ответ и решение

1. Схема экспериментальной установки для определения объёма тела:

$PIC$

2. Плотность равна:

m ρ = V-

3. Измерение массы (весами)

m = (195 ±0,1) г

Объём тела (разность объемов воды в мензурке после погружения тела и до погружения тела):

V = V1 − V1 =(25± 2) мл = (25 ±2) см3

4. Тогда

ρ = 195-≈ 7,8 г/см3 = 7800 кг/м3 25

Ответ:

Интенсивы

Глубокий разбор тем, требующих дополнительного внимания

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 12#44642Максимум баллов за задание: 3

Используя рычажные весы с разновесом, мензурку, стакан с водой, цилиндр №2, соберите экспериментальную установку для измерения плотности материала, из которого изготовлен цилиндр № 2. Абсолютную погрешность измерения массы принять равной $±1 г,$ абсолютную погрешность измерения объёма $± 2 мл.$
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки для определения объёма тела;
2) запишите формулу для расчёта плотности;
3) укажите результаты измерения массы цилиндра и его объёма;
4) запишите числовое значение плотности материала цилиндра.