Методична розробка (7 клас) - лабораторна робота: «Визначення ККД простого механізму»

Методична    розробка    (7    клас)    -        лабораторна     робота:

«Визначення ККД простого механізму»

    Мета: експериментально визначити ККД похилої площини.

                                 Теоретичні відомості

    Використання похилої площини дає виграш у силі в стільки ж разів, у скільки разів довжина похилої площини більша за її висоту ( і в стільки ж разів дає програш у переміщенні):  де F, Н – сила, Р, кг – вага тіла, h, м – висота похилої площини, L, м – її довжина.

«Золоте правило механіки»: завдяки використанню простих механізмів ми або виграємо в силі у стільки разів, у скільки програємо в переміщені, або виграємо в переміщені у стільки разів, у скільки разів програємо в силі. Це правило справедливе лише у випадку коли сила тертя відсутня і є одним із проявів закону збереження енергії в природі.

    Застосування простих механізмів не дає виграшу в роботі. Характеристикою ефективності застосування таких механізмів є

коефіцієнт корисної дії, який дорівнює: η = (Акор./ Апов.) × 100 %  

  де Акор. – корисна робота – підняти тіло на певну висоту безпосередньо, а Апов. – повна механічна робота - підняти тіло на певну висоту по похилій площині.

Обладнання:

 Штатив із муфтою та лапкою, дерев’яний брусок, набір тягарців, мірна стрічка, динамометр, лінійка.

                          Виконання лабораторної роботи

1.           Закріпити похилу площину за допомогою штатива з муфтою і лапкою під деяким кутом до горизонту, як показано на рис. 1.

2.           Виміряти на яку висоту відносно поверхні піднято один із кінців похилої площини h, м, та довжину похилої площини L, м. Виміряні значення фізичних величин занести у таблицю.

3.           За допомогою динамометра визначне, яка сила тяжіння діє на брусок, тобто вага бруска  Р1,Н..

4.           Поставити дерев’яний брусок на похилу площину внизу, підчепити динамометр до бруска і рівномірно тягти брусок вздовж похилої площини вгору – зафіксувати середнє значення прикладеної сили (сили тяги ) F1, Н - показання динамометру і занести дані в таблицю.

5.           За допомогою динамометра визначне, яка сила тяжіння діє на брусок і один тягар, тобто вага бруска з одним тягарем Р2, Н

6.           Поставити дерев’яний брусок на похилу площину внизу, поставити на брусок додатковий тягар, підчепити динамометр до бруска і рівномірно тягти брусок вздовж похилої  площини вгору – зафіксувати середнє значення прикладеної сили (сили тяги ) F2, Н-  показання динамометру і занести дані в таблицю.

7.           За допомогою динамометра визначне, яка сила тяжіння діє на брусок і два тягарі, тобто вага дерев’яного бруска з двома тягарями  Р3, Н

8.           Поставити дерев’яний брусок на похилу площину внизу, поставити на брусок два тягарі, підчепити динамометр до бруска і рівномірно тягти брусок вздовж похилої  площини  вгору – зафіксувати середнє значення прикладеної сили (сили тяги ) F3, Н - показання динамометру і занести дані в таблицю.

9.           Обчислити корисну роботу, яку потрібно виконати піднімаючи брусок на висоту h, за формулою Aкор.1 = F1h.

10.        Обчислити повну механічну роботу, яку потрібно виконати, щоб протягнути брусок вздовж всієї похилої площини за формулою: Aпов.1 = F1L 11. Обчислити коефіцієнт корисної дії похилої площини за формулою:  Акор.1 = P1h. Отримані результати обчислень занести у таблицю.

12.  Обчислити виграш у силі, який дає похила площина за формулою: P1/F1.

13.  Обчислити ККД похилої площини: η1 = (Акор.1/ Апов.1) × 100 % = (Р1h/F1L) ×  100 %.

14.  Аналогічно пунктам 10, 11, 12, 13 зробити обчислення з одним і двома тягарцями. Отримані результати обчислень занести у таблицю. Повна робота Aпов.₁ = F₁L = ______________

Корисна робота Акор.₁ = P₁h = ______________

Виграш у силі, який дає похила площина P₁/F₁ = ______________ ККД похилої площини: η1 = (Акор.1/ Апов1) × 100 % = (Р1h/F1L) ×  100 % 

Повна робота Aпов.₂ = F₂L = ______________

Корисна робота Акор.₂ = P₂h = ______________

Виграш у силі, який дає похила площина P₂/F₂ = ______________ ККД похилої площини: η2 = (Акор2/ Апов2) × 100 % = (Р2h/F2L) ×  100 % 

Повна робота Aпов.₃ = F₃L = ______________

Корисна робота Акор.₃ = P₃h = ______________

Виграш у силі, який дає похила площина P₃/F₃ = ______________

ККД похилої площини: η3 = (Акор.3/ Апов.3) × 100 % = (Р3h/F3L) ×  100 % 

Таблиця 1

Аналіз експерименту та його результатів:

Література: 

1. Автор: Бабин Дмитро Святославович, Інтернет, https://radioelectronics-ur5ydn.jimdofree.com/7-клас-лабораторні-роботи-з-фізики/    

 Автор: Бабин Дмитро Святославович