1. Проверьте на опыте закон сохранения механической энергии. Для этого сделайте наклонную плоскость, например, из кабель-канала. Высоту подберите таким образом, чтобы брусок начинал движение из верхней точки без вашей помощи. Движение бруска по наклонной плоскости прямолинейное равноускоренное с начальной скоростью, равной нулю. В этом случае скорость бруска у основания наклонной плоскости можно определить по формуле v = 2l/t, где l — длина наклонной плоскости, t — время движения. Учитывая, что потенциальная энергия тела Ep = mgh, а кинетическая Ek = mv²/2, можно сравнивать значения gh и v²/2. Обсудите результаты опыта с одноклассниками и учителем. Какой вывод можно сделать на основе полученных результатов?

Ответ:

Закон сохранения механической энергии гласит, что в замкнутой системе, где действуют только консервативные силы (в данном случае — сила тяжести), полная механическая энергия (сумма потенциальной и кинетической энергии) остается постоянной. При движении бруска по наклонной плоскости его потенциальная энергия (связанная с высотой) уменьшается, а кинетическая энергия (связанная со скоростью) увеличивается. Если пренебречь силами трения и сопротивления воздуха, то убыль потенциальной энергии будет равна приросту кинетической энергии, что подтверждает закон сохранения механической энергии.

Вывод: В ходе опыта наблюдается, что при уменьшении высоты (и, соответственно, потенциальной энергии) бруска, его скорость увеличивается (растет кинетическая энергия). Если сравнить значения gh и v²/2, можно прийти к выводу, что при отсутствии потерь энергии, потенциальная энергия, превращаясь в кинетическую, сохраняет общую сумму механической энергии.