Постепенное затухание колебаний маятника объясняют тем, что при каждом колебании часть энергии необратимо расходуется на совершение работы против сил сопротивления.
2. Маятник Максвелла подвешивают на непрерывной нити к металлическому стержню с двумя отверстиями (рис. 10). При этом соблюдают строгую горизонтальность оси маятника и стержня, на котором он подвешен. Чтобы сохранить горизонтальность, в одно из отверстий вставляют деревянный колышек (заточенную спичку) и тем самым зажимают нить.
После этого вращают равномерно обеими руками ось маятника и накручивают на нее нити в один слой до тех пор, пока маятник не поднимется до стержня.
Затем опускают маятник. Опускаясь вниз, он вращается и раскручивает нити. По мере опускания потенциальная энергия маятника уменьшается, а кинетическая энергия возрастает. В крайнем нижнем положении кинетическая энергия достигает наибольшего значения, поэтому маятник не останавливается, а, продолжая вращаться по инерции, снова поднимается вверх, закручивая нити на оси. При этом кинетическая энергия маятника превращается в потенциальную. Поднявшись вверх, маятник снова начинает опускаться вниз и т. д. до полной остановки.
3. К штативу подвешивают пружину от ведерка Архимеда с гирей в 1 кг. В течение нескольких секунд наблюдают медленные колебания пружинного маятника, при которых его потенциальная энергия периодически превращается в кинетическую и обратно. Затем маятник останавливают и, взяв гирю в руку, помещают ее то в среднее, то в верхнее, то в нижнее положение. Для каждого положения указывают действующие силы, скорость и вид энергии гири и пружины.
При этом поясняют, что потенциальная энергия создается либо за счет совершения работы против силы тяжести при поднятии гири, либо за счет работы по растяжению пружины. Кинетическая энергия определяется в основном массой и скоростью движения гири.
ДЕЙСТВИЕ ВОДЯНОЙ ТУРБИНЫ
Оборудование: турбина водяная; штатив универсальный; блок неподвижный на стержне; блок подвижный; гиря в 1 кг; шпагат тонкий; шланг резиновый; водопровод.
Вначале учащихся знакомят кратко с устройством школьный модели водяной турбины. Через боковые стеклянные стенки корпуса достаточно хорошо видно рабочее колесо с лопатками, расположенными по его окружности. Против колеса снизу установлено сопло, один конец которого выведен наружу корпуса для насадки резинового шланга. В нижней части корпуса находится отверстие для отвода воды. На валу турбины с наружной стороны корпуса укреплен небольшой шкив для передачи движения.
Для демонстрации работы турбины
собирают установку по рисунку 11. На сопло плотно надевают конец резинового
шланга, чтобы его не сорвало напором воды. Другой конец шланга таким же образом
надевают на водопроводный кран. Турбину располагают на демонстрационном столе
так, чтобы отработавшая вода сразу попадала в раковину. Если это невозможно, то
воду отводят в раковину с помощью другого резинового шланга.
Затем присоединяют к шкиву турбины установку, собранную на штативе из подвижного и неподвижного блоков. К подвижному блоку подвешивают гирю в 1 кг. После этого пускают воду и наблюдают, как турбина совершает работу по поднятию груза.
После опыта полезно обратить внимание учащихся на форму лопаток рабочего колеса. Профиль их (рис. 12) полезно изобразить на доске и пояснить, что струя воды, попадая на такие лопатки, разрезается средним ребром и отклоняется в обе стороны, изменяя свою скорость по величине и по направлению. Благодаря этому осуществляется более полная передача кинетической энергии воды рабочему колесу и обеспечивается высокий к. п. д. турбины.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.