Co najbardziej zaburza pomiar czasu wchodzenia po schodach stoperem w ręku?

Zbyt dokładna taśma miernicza

Jak zmierzysz szybkość kulki w najniższym punkcie fotobramką?

Dzielisz szerokość przesłony przez czas przesłonięcia

Dzielisz czas przez szerokość przesłony

Dzielisz wysokość przez masę

Mnożysz masę przez wysokość

Doświadczenia: praca, moc, energia

ogarniam.edu.pl · Fizyka · Praca, moc, energia mechanicznaklasa 1 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/1/fizyka/doswiadczenia-praca-moc-energia/

Zmierzysz własną moc na schodach i sprawdzisz, czy wahadło naprawdę zamienia energię potencjalną w kinetyczną.

1Doświadczenie 1: ile masz mocy?

Oznaczenia: m – masa [kg]; g – przyspieszenie ziemskie [m/s²]; h – wysokość schodów [m]; t – czas wejścia [s]; W – praca [J]; P – moc [W].
Cel: wyznaczyć pracę i moc przy wchodzeniu po schodach. Przyrządy: waga, taśma miernicza, stoper.
Wchodzisz równym tempem. Mierzysz masę m = 60 kg i wysokość schodów h = 3,0 m (20 stopni po 0,15 m). Czas mierzysz 5 razy.

pomiar	1	2	3	4	5
t [s]	5,2	4,8	5,0	4,9	5,1

Średnia: t_śr = 5,0 s. Niepewność: Δt = (5,2 − 4,8) : 2 = 0,2 s, czyli 4%.

Zapamiętaj

W = m · g · h oraz P = W przez t = m · g · h przez t. Mierzysz m, h i t, a W i P obliczasz.

Obliczenia: W = 60 kg · 9,81 m/s² · 3,0 m ≈ 1766 J; P = 1766 J przez 5,0 s ≈ 353 W. Przy pominięciu niepewności m i h niepewność względna mocy jest taka jak czasu (4%), czyli ±14 W.
Wynik: P = (353 ± 14) W. Najwięcej psuje czas reakcji przy stoperze.

2Doświadczenie 2: wahadło i energia

Oznaczenia: E_p – energia potencjalna w górnym położeniu [J]; E_k – energia kinetyczna w najniższym punkcie [J]; d – szerokość przesłony [m]; t – czas przesłonięcia fotobramki [s]; v = d : t – szybkość w najniższym punkcie [m/s].
Przewidywanie: E_k w dole ≈ E_p u góry, trochę mniej przez opory. Kulka m = 0,200 kg na nici, odchylasz ją tak, by uniosła się o h. W najniższym punkcie fotobramka mierzy czas przesłonięcia przesłony d = 2,0 cm.

W skrajnym położeniu największa jest E_p, w najniższym E_k

h [m]	v [m/s]	E_p = mgh [J]	E_k = mv²/2 [J]	E_k : E_p
0,10	1,38	0,196	0,190	0,97
0,20	1,94	0,392	0,376	0,96
0,30	2,38	0,589	0,566	0,96

Wykres E_k(E_p) to prosta przez początek układu, tuż poniżej prostej E_k = E_p. Wniosek: ok. 96% energii potencjalnej zamieniło się w kinetyczną.

Sprawdź, czy rozumiesz

W doświadczeniu z wahadłem E_k w dolnym punkcie wyszła ok. 96% E_p u góry. Jak to poprawnie wyjaśnić?

3Skąd różnice?

Brakujące 4% to opór powietrza i tarcie w zawieszeniu (energia wewnętrzna) oraz niepewność pomiaru h i d. Nie wolno pisać, że energia „zniknęła”.

Uwaga na błąd

Wniosek „E_k < E_p, więc zasada zachowania energii nie działa”. Całkowita energia jest zachowana, a różnicę tłumaczą opory i niepewności.

✎Ściąga: Doświadczenia: praca, moc, energia

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

W = m · g · h oraz P = W przez t = m · g · h przez t. Mierzysz m, h i t, a W i P obliczasz.
Oznaczenia: m – masa [kg]; g – przyspieszenie ziemskie [m/s²]; h – wysokość schodów [m]; t – czas wejścia [s]; W – praca [J]; P – moc [W].
Cel: wyznaczyć pracę i moc przy wchodzeniu po schodach. Przyrządy: waga, taśma miernicza, stoper.
Oznaczenia: E_p – energia potencjalna w górnym położeniu [J]; E_k – energia kinetyczna w najniższym punkcie [J]; d – szerokość przesłony [m]; t – czas przesłonięcia fotobramki [s]; v = d : t – szybkość w najniższym punkcie [m/s].
Przewidywanie: E_k w dole ≈ E_p u góry, trochę mniej przez opory. Kulka m = 0,200 kg na nici, odchylasz ją tak, by uniosła się o h. W najniższym punkcie fotobramka mierzy czas przesłonięcia przesłony d = 2,0 cm.

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

Co mierzysz bezpośrednio w doświadczeniu z mocą na schodach?
1. ATylko moc
2. BPracę i moc
3. CTylko pracę
4. DMasę, wysokość i czas
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź D: Masę, wysokość i czas – Praca i moc są obliczane ze wzorów W = mgh i P = W/t z pomiarów masy, wysokości i czasu.
Uczeń o masie 60 kg wchodzi na wysokość 3,0 m w czasie 5,0 s (g = 9,81 m/s²). Jaką moc rozwija?
1. Aok. 35 W
2. Bok. 353 W
3. Cok. 3530 W
4. Dok. 1766 W
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź B: ok. 353 W – W = 60 · 9,81 · 3,0 J = 1766 J, P = 1766 J / 5,0 s ≈ 353 W.
Pięć pomiarów czasu to 5,2; 4,8; 5,0; 4,9; 5,1 s. Jaka jest średnia?
1. A5,5 s
2. B5,0 s
3. C4,8 s
4. D5,2 s
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź B: 5,0 s – Suma wynosi 25,0 s, a po podzieleniu przez 5 daje 5,0 s.
Jak oszacujesz niepewność czasu z tej serii (połowa rozstępu)?
1. A0,2 s
2. B5,0 s
3. C0,4 s
4. D0,02 s
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź A: 0,2 s – (t_max − t_min) / 2 = (5,2 − 4,8) / 2 s = 0,2 s.
Co najbardziej zaburza pomiar czasu wchodzenia po schodach stoperem w ręku?
1. AZmiana wartości g
2. BZbyt duża masa ucznia
3. CCzas reakcji osoby mierzącej
4. DZbyt dokładna taśma miernicza
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź C: Czas reakcji osoby mierzącej – Start i koniec ręcznie rejestrujesz z opóźnieniem rzędu 0,1–0,2 s.
W doświadczeniu z wahadłem E_k w dolnym punkcie wyszła ok. 96% E_p u góry. Jak to poprawnie wyjaśnić?
1. ACzęść energii przeszła w energię wewnętrzną przez opory, a pomiar ma niepewność
2. BKulka zyskała masę
3. CZasada zachowania energii jest fałszywa
4. DEnergia zniknęła
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź A: Część energii przeszła w energię wewnętrzną przez opory, a pomiar ma niepewność – Całkowita energia jest zachowana, ale opory zamieniają część energii mechanicznej w wewnętrzną.
Kulka 0,200 kg została odchylona tak, że uniosła się o 0,20 m (g = 9,81 m/s²). Ile wynosi E_p względem najniższego punktu?
1. A0,0392 J
2. B3,92 J
3. C0,392 J
4. D0,196 J
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź C: 0,392 J – E_p = m · g · h = 0,200 · 9,81 · 0,20 J ≈ 0,392 J.
Jak zmierzysz szybkość kulki w najniższym punkcie fotobramką?
1. ADzielisz czas przez szerokość przesłony
2. BDzielisz wysokość przez masę
3. CMnożysz masę przez wysokość
4. DDzielisz szerokość przesłony przez czas przesłonięcia
Sprawdź odpowiedź
Odpowiedź D: Dzielisz szerokość przesłony przez czas przesłonięcia – Szybkość to v = d / t, czyli droga przesłony podzielona przez czas jej przechodzenia.

Cały dział „Praca, moc, energia mechaniczna”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Rozwiąż quiz · 8 pytań Fiszki · 8 🔊 Posłuchaj notatki

Więcej: Fizyka, klasa 1

Badania w fizyce Pomiary i niepewność pomiarowa Niepewności pomiarowe i dopasowanie prostej Wielkości wektorowe i skalarne Analiza danych i wykresy Narzędzia matematyczne w fizyce Rachunek wektorowy i trygonometria Podstawowe pojęcia kinematyki Prędkość Równanie ruchu i ruch względny Przyspieszenie Ruch jednostajny prostoliniowy Ruch prostoliniowy zmienny Ruch zmienny – wykresy a(t), zadania i przyspieszenie w ruchu krzywoliniowym Ruch po okręgu Prędkość kątowa i ruch po okręgu ze zmienną prędkością Rzut poziomy i rzut ukośny Doświadczenia z kinematyki Siła i jej cechy Rodzaje sił Układy nieinercjalne i siły bezwładności Zasady dynamiki Newtona Tarcie Równia pochyła i zadania z tarciem Siła dośrodkowa Dynamika ruchu po okręgu Doświadczenia z dynamiki Praca mechaniczna Moc Energia mechaniczna i jej zasada zachowania Praca siły zmiennej, twierdzenie o pracy i energii Moc w ruchu i sprawność urządzeń Pęd, zasada zachowania pędu i zderzenia Ciśnienie Siła wyporu i prawo Archimedesa Ciśnienie całkowite, naczynia połączone i pływanie ciał Doświadczenia z hydrostatyki Prawo powszechnego ciążenia Przyspieszenie grawitacyjne i prawa Keplera Układ Słoneczny, Galaktyka i Wszechświat Prędkości kosmiczne i ruch satelitów Satelity, nieważkość i przeciążenie Bryła sztywna i moment siły Moment bezwładności i dynamika ruchu obrotowego Energia kinetyczna ruchu obrotowego Planowanie doświadczeń Przeprowadzanie pomiarów Analiza wyników Wybrane doświadczenia w klasie 1 Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego wahadłem