V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Исследование зависимостей совершенной работы и развиваемой мощности при раскачивании качелей
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Тема и основная задача исследования
Работа посвящена исследованию зависимости совершаемой работы при раскачивании детских качелей от массы тела и исследованию зависимости мощности, развиваемой при раскачивании качелей, от числа раскачиваний.
Проблема, обозначенная в исследовании: проведение эксперимента, обработка и анализ полученных результатов.
Цель исследования: провести эксперимент, по результатам которого исследовать зависимость совершаемой работы при раскачивании детских качелей от массы тела и исследовать зависимость мощности, развиваемой при раскачивании качелей, от числа раскачиваний.
Выдвигаемая гипотеза: влияние массы тела на совершаемую работу при раскачивании детских качелей и влияние числа раскачиваний качелей на развиваемую мощность.
Основные итоги: достижение цели исследования.
Актуальность темы исследования обосновывается тем, что у меня возник интерес в установке зависимости совершаемой работы при раскачивании детских качелей от массы тела и исследованию зависимости мощности, развиваемой при раскачивании качелей, от числа раскачиваний.
При исследовании использовались следующие методы:
- экспериментальный;
- расчетный;
- анализ полученных результатов;
- логически мыслительные операции.
Рассмотрим основные этапы работы.
Первый этап (подготовительный) включает решение следующих задач:
- выбор темы исследования;
- отбор приборов и материалов для эксперимента.
Второй этап включает решение следующих задач:
- проведение измерений по эксперименту;
- описание результатов исследования.
Третий этап предполагает последовательное решение следующих задач:
- произвести сравнительный анализ результатов исследования;
- сделать вывод по результатам исследования, описать результаты.
Основная часть
1 глава
Обоснование темы исследования
Механическая работа – это физическая величина – скалярная количественнаямера действия силы (равнодействующей сил) на тело или сил на систему тел.
Механическая работа зависит от численной величины и направления силы (сил), и от перемещения тела (системы тел)[2].
Мо́щность — физическая величина, равная в общем случае скорости изменения, преобразования, передачи или потребления энергии системы. В более узком смысле мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени[3].
С детства все хорошо знакома и многими любима такая старинная забава как качели.
Каче́ли — сооружение для качания как для забавы или развлечения. Устанавливаются на детских площадках, местах отдыха и т. д.[4]
У меня возник интерес и захотелось выяснить, какая же работа совершается при раскачивании детских качелей, и как она зависит от массы раскачиваемого тела, а также определить, какая же мощность развивается при раскачивани качелей и как она зависит от числа раскачиваний в минуту.
Именно поэтому задача нашей работы – исследовать зависимость совершаемой работы при раскачивании детских качелей от массы тела и исследовать зависимость мощности, развиваемой при раскачивании качелей, от числа раскачиваний.
2 глава
2.1. Исследование зависимости совершаемой работы при раскачивании детских качелей от массы тела.
Для решения данной задачи проведем экспериментальное исследование. Нам понадобится оборудование: сантиметровая лента, весы.
Проведем измерение массы раскачиваемого тела (приложение 1), высоты подъема (приложение 2), рассчитаем совершенную работу.
Составим таблицу:
|
№ опыта |
Масса тела, кг |
Высота подъема качелей, м |
Совершенная работа, Дж |
|
m |
h |
А |
|
|
1. |
55,4 |
0,67 |
363, 756 |
|
2. |
62,2 |
0,67 |
408, 405 |
Выполним вычисления:
A1= F 1·S = m1·g·h= 55, 4 кг · 9, 8 Н/кг · 0, 67 м = 363, 756 (Дж);
A2= F 2·S = m2·g·h = 62, 2 кг · 9, 8 Н/кг · 0, 67 м = 408, 405(Дж).
2.2. Исследование зависимости развиваемой мощность при раскачивании детских качелей от числа раскачиваний.
Для решения данной задачи проведем экспериментальное исследование. Нам понадобится оборудование: сантиметровая лента, секундомер, весы.
Проведем измерение массы раскачиваемого тела (приложение 1), высоты подъема (приложение 2), числа раскачивания качелей за минуту (приложение 3), рассчитаем совершенную работу и развиваемую мощность.
Составим таблицу:
|
№ опыта |
Масса тела, кг |
Высота подъема качелей, м |
Число раскачиваний |
Среднее значение раскачиваний |
Затраченное время, с |
Совершенная работа, Дж |
Развиваемая мощность, Вт |
|
m |
h |
nср |
t |
Аср |
Nср |
||
|
1. |
55,4 |
0,67 |
36 |
32 |
60 |
11640, 200 |
194,003 |
|
2. |
34 |
||||||
|
3. |
31 |
||||||
|
4. |
29 |
||||||
|
5. |
30 |
Выполним вычисления:
nср= (n1+n2+n3+n4+n5):5= (36+34+31+29+30) :5 = 32 ;
A1= m·g·h= 55, 4 кг · 9, 8 Н/кг · 0, 67 м = 363,756 (Дж);
Aср= A1 · nср= 363,756 · 32 = 11640, 200(Дж);
Nср=Aср : t=11640, 2 Дж : 60 с = 194,003 (Вт).
Заключение.
Выводы по результатам исследования
Проведя эксперимент и выполнив расчеты, можно сказать, что совершаемая работа при раскачивании качелей зависит от массы тела, чем больше масса раскачиваемого тела, тем больше совершаемая работа, а также развиваемая мощность при раскачивании качелей зависит от числа раскачиваний, производимых за определенное время, так как чем больше число раскачиваний, тем больше совершенная работа и тем больше развиваемая мощность. Расчет развиваемой мощности при раскачивании качелей будет тем точнее, чем больше измерений мы выполним.
Задача исследования – выявление зависимости совершаемой работы при раскачивании детских качелей от массы тела и зависимости мощности, развиваемой при раскачивании качелей, от числа раскачиваний – выполнена.
Список использованных источников и литературы
Перышкин А.В. «Физика – 7» – М.: Дрофа, 2011. с. 192.
Википедия. Свободная энциклопедия. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D1%89%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C (дата обращения 20.01.2017)
Википедия. Свободная энциклопедия. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D1%89%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C (дата обращения 20.01.2017)
Википедия. Свободная энциклопедия. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D1%87%D0%B5%D0%BB%D0%B8 (дата обращения 20.01.2017)
Приложение 1
Измерение массы друзей на электронных весах.
Приложение 2
Определение высоты подъема качелей.
Приложение 3
Измерение числа подъема качелей за минуту.