Kinetická energia

Kinetická energia

Pomôcky: stojan, niť, dve guľôčky s rovnakou hmotnosťou z rovnakého materiálu, dĺžkové   meradlo kopírovací papier

Princíp:  Princípom tejto laboratórnej práce je dokázať, že teleso s hmotnosťou m v homogénnom tiažovom poli môže mať vzhľadom na povrch Zeme kinetickú energiu Ek = m.v²/ 2 a potenciálnu energiu Ep = m.g.h. Zmeny energie súvisia s prácou, ktorú teleso vykonalo.

Postup:

1. Zostavili sme zariadenie podľa schémy . Guľôčku 2 sme položili na okraj stola tak, aby sa dotýkala guľôčky 1 v pokoji. Určili sme výšku H, t.j. vzdialenosť stredu guľôčky 2 od podlahy.

2. Guľôčku 1 sme zdvihli pri napnutej niti do výšky h a potom sme ju bez nárazu uvoľnili.

3. Určili sme miesto dopadu guľôčky 2. Miesto dopadu guľôčky 2 sme zistili tak, že na podlahu sme položili biely list papiera prekrytý kopírovacím papierom. Po dopade guľôčka zanechala na bielom papieri tmavú stopu. Pokus sme niekoľkokrát zopakovali pri rovnakej výške H a rovnakej polohe papiera na podlahe.

4.Ďalej zistíme vzdialenosť d bodu D od päty kolmice zostrojenej zo stredu guľôčky 2 v jej pokojovej polohe na stole.

5. Zo vzťahu               ______
                       v = d.√ g / 2H
určíme veľkosť rýchlosti , ktorú guľôčku 2 získala nárazom guľôčky 1. Teraz môžeme určiť polohovú energiu guľôčky 2 tesne po náraze a porovnať ich veľkosti.

6.Celé pozorovanie opakujeme pri rôznych výškach h.

7.Namerané hodnoty sme zapísali so nasledujúcej tabuľky.
Schéma: 

Tabuľka merania

číslo merania    h
(m)    d
(m)    v
(m/s)    Ep1
(J)    Ek2
(J)    Ep1-Ek2
(J)    Ep1-Ek2
¯¯Ep1¯¯
1.    0,15    0,40    1    32,25015    10,751    21,49915    0.6667
2.    0,20    0,51    1,275    43,0002    17,476    25,5242    0,5938
3.    0,25    0,57    1,425    53,75025    21,8293    31,92095    0,5938
4.    0,30    0,64    1,6    64,5003    27,520    36,9803    0,5734
5.    0,35    0,71    1,776    75,25035    33,908    41,34235    0,5494
H= 0,795m

Výpočty:

1.Hmotnosť guľôčky:
m = 20g+1g+100mg+200mg+100mg+0,1mg
m = 21g 500,1mg = 21,5001 g

2.Výpočet rýchlosti guľôčky:
           ______
v = d.√ g / 2H
                  _______________
v = 0,4m. √10m/s / 2. 0,795m
v = 0,4m.2,5s
v = 1 m/s

3.Polohová energia guľôčky:
Ep 1 = m.g.h
Ep 1 = 21,5001g.10m/s.0,15m
Ep 1 = 32,25015 J

4.Kinetická energia guľočky:
Ek2 = m.v²/ 2
Ek2 = 21,5001g.1 m/s² /2
Ek2 = 10,751 J

5. Rozdiel polohovej energie a kinetickej energie:
Ep1-Ek2 = 32,25015 J – 10,751 J
Ep1-Ek2 =21,49915 J

6. Rozdiel polohovej energie a kinetickej energie delený hodnotou polohovej energie:
Ep1-Ek2 / Ep1 =32,25015 J – 10,751 J / 32,25015 J
Ep1-Ek2 / Ep1 =21,49915 J / 32,25015 J
Ep1-Ek2 / Ep1 = 0.6667 J

Záver:

Dokázali sme, že nedochádza k zmene celkovej energie, pretože je konštantná a platí zákon zachovania energie: E:Ep1 alebo    E:Ek2 je nulová alebo blízko nuly. Výpočet nám potvrdil, že merania boli pomerne presné, pretože celková hodnota podielu z rozdielu Ek2; Ep1 a Ep1 je pri meraní blízko nulovej hodnoty.