Задание OGEPHYS2F873E: Планирование и анализ эксперимента

В условии перечислены приборы, но нет их показаний. Численный результат получают на выданной установке; готовые значения из другого опыта вместо измерений подставлять нельзя.
Один конец нити закрепим на штативе, проведём нить под подвижным блоком, к оси которого подвесим нагрузку. К свободному концу прикрепим динамометр и потянем его вверх. Используем три соединённых груза. Нагрузка должна подниматься равномерно на h = 8 см. Отдельно отметим начальное и конечное положения свободного конца нити и измерим его путь s. Динамометр показывает модуль силы упругости F_упр.
Система отсчёта — штатив, Oy направим вверх. На систему подвижного блока с грузами действуют две силы натяжения T вверх и суммарная сила тяжести (m + m_б)g вниз. В идеальной нити T = F_упр. При равномерности 2T − (m + m_б)g = 0. Масса самого подвижного блока может вносить вклад в показание, поэтому нельзя вычислять силу только по числу грузов.
Работа на перемещаемом конце нити A = F_упр s, поскольку сила и перемещение сонаправлены. Из неизменности длины нити при подъёме блока на h две поддерживающие ветви укорачиваются на h каждая; свободный конец проходит s = 2h. Поэтому A = 2F_упр h.
При центральном показании f ньютонов запишем F_упр = (f ± 0,1) Н. Если напрямую измеряем путь свободного конца, s = (16,0 ± 0,2) см = (0,160 ± 0,002) м. Подставим: A = f Н · 0,160 м; результат в джоулях. Если измеряли только высоту h с погрешностью 0,2 см, для вычисленного s = 2h предельная погрешность будет уже 0,4 см. Нельзя смешивать эту запись с прямым измерением пути s.
Проверка: работа положительна. Свободный конец должен пройти 16 см, то есть вдвое больше подъёма нагрузки. В идеальном случае F_упр · 2h = (m + m_б)gh: выигрыш в силе компенсирован путём. При заметных потерях измеренная работа включает и их; в расчёте используют фактическую силу.