Вертикаль
2017
Выяснение условия равновесия рычага
Цель работы
Проверить на опыте условие равновесия рычага и правило моментов.
Приборы и материалы
Рычаг на штативе, набор грузов массой 100 г каждый, линейка, динамометр.
Указания к работе
1. Уравновесьте рычаг первого рода с помощью гаек на его концах так, чтобы он расположился горизонтально.
2. Подвесьте два груза на левой части рычага на некотором расстоянии от оси вращения. Опытным путём установите, на каком расстоянии l2 справа от оси вращения надо подвесить: а) один груз; б) два груза; в) три груза, чтобы рычаг пришёл в горизонтальное равновесное положение.
3. Обработка результатов измерений. Считая, что каждый груз весит 1 Н, запишите в таблицу 19 результаты прямых измерений с учётом абсолютной погрешности, равной цене деления шкалы линейки, а вычислений без учёта погрешностей.
4. Для каждого случая определите моменты сил М1 = F1l1 и М2 = F2l2,стремящихся повернуть рычаг в разные стороны.
5. Проанализируйте результаты и сделайте вывод.
Дополнительное задание
Исследуйте равновесие рычага второго рода.
1. Подвесьте два груза справа от оси вращения рычага на расстоянии 5 см.
2. С помощью динамометра определите, какую силу и как нужно приложить на расстоянии 20 см от оси вращения правее грузов, чтобы удерживать рычаг в равновесии.
3. Запишите результаты измерений и вычислений в таблицу, которую составьте самостоятельно по аналогии с таблицей 19, и сделайте соответствующий вывод для этого случая.
Для выполнения лабораторной работы по выяснению условий равновесия рычага и проверки правила моментов, следуйте следующему плану:
1. Уравновешивание рычага первого рода
- Разместите рычаг на штативе и установите его горизонтально.
- Для этого используйте гайки на концах рычага, чтобы добиться его горизонтального положения, обеспечив равновесие. Важно, чтобы рычаг оставался неподвижным в горизонтальном положении.
2. Подвешивание грузов и нахождение равновесия
- На левой части рычага подвесьте два груза на различных расстояниях от оси вращения.
- Определите на каком расстоянии от оси вращения \( l_2 \) нужно подвесить:
- (а) один груз,
- (б) два груза,
- (в) три груза,
чтобы рычаг пришел в горизонтальное равновесное положение.
Расположение груза и расстояние:
- Для каждого случая вычислите, на каком расстоянии от оси вращения \( l_2 \) нужно подвесить грузы, чтобы рычаг снова оказался в горизонтальном положении.
3. Обработка результатов измерений
- Запишите все данные в таблицу с учетом абсолютной погрешности, которая равна цене деления шкалы линейки. Не забудьте отметить на таблице данные о прямых измерениях (расстояние от оси вращения для каждого груза).
- Погрешность измерений учитывается как цена деления шкалы линейки.
Пример таблицы:
| Количество грузов | Масса груза (F), Н | Расстояние от оси вращения (l), см | Момент силы (М = F × l), Н•см |
| Один груз | 1 Н | \( l_2 \) | \( M_1 = 1 \cdot l_2 \) |
| Два груза | 2 Н | \( l_2 \) | \( M_1 = 2 \cdot l_2 \) |
| Три груза | 3 Н | \( l_2 \) | \( M_1 = 3 \cdot l_2 \) |
4. Определение моментов сил
- Для каждого случая вычислите моменты сил, действующие на рычаг, используя формулу:
\( M_1 = F_1 \cdot l_1\)
где \( F_1 \) — сила тяжести груза, а \( l_1 \) — расстояние от оси вращения до точки подвеса.
Для равновесия моментов на рычаге:
\( M_2 = F_2 \cdot l_2\)
где \( F_2 \) — сила на другом конце рычага (например, для одного груза или нескольких).
5. Анализ результатов и вывод
- Проверьте, соблюдается ли правило моментов: для равновесия рычага сумма моментов сил, действующих в одну сторону, должна равняться сумме моментов сил, действующих в противоположную сторону:
\( M_1 = M_2\)
- Проанализируйте результаты. Если моменты равны, рычаг находится в равновесии. В противном случае, следует пересчитать расстояния или силы, чтобы достичь равновесия.
Дополнительное задание: Равновесие рычага второго рода
1. Подвесьте два груза справа от оси вращения на расстоянии 5 см.
2. Используя динамометр, определите, какую силу нужно приложить на расстоянии 20 см от оси вращения справа от грузов, чтобы рычаг остался в равновесии.
Расчет силы:
- Для рычага второго рода моменты сил на каждой стороне должны уравновешиваться. Используйте формулу моментов:
\( M_1 = M_2\)
где \( M_1 \) — момент, создаваемый двумя грузами на одной стороне, а \( M_2 \) — момент, создаваемый приложенной силой на другой стороне.
Пример таблицы для дополнительного задания:
| Количество грузов | Масса груза (F), Н | Расстояние от оси вращения (l), см | Момент силы (М = F × l), Н•см | Приложенная сила (F2) для равновесия |
| Два груза справа | 2 Н | 5 см | \( M_1 = 2 \cdot 5 \) | \( F_2 \) для равновесия |
Заключение:
- Если моменты сил на разных сторонах рычага равны, рычаг находится в равновесии.
- Для рычага второго рода важно правильно вычислить силу, которая уравновешивает моменты от грузов.
Решебник
"Физика - Учебник" по предмету Физика за 7 класс.
Aвторы:
Иванов А.И., Перышкин И.М.
Задание
Выяснение условия равновесия рычага Цель работы Проверить на опыте условие равновесия рычага и правило моментов. Приборы и материалы Рычаг на штативе, набор грузов массой 100 г каждый, линейка, динамометр. Указания к работе 1. Уравновесьте рычаг первого рода с помощью гаек на его концах так, чтобы он расположился горизонтально. 2. Подвесьте два груза на левой части рычага на некотором расстоянии от оси вращения. Опытным путём установите, на каком расстоянии l2 справа от оси вращения надо подвесить: а) один груз; б) два груза; в) три груза, чтобы рычаг пришёл в горизонтальное равновесное положение. 3. Обработка результатов измерений. Считая, что каждый груз весит 1 Н, запишите в таблицу 19 результаты прямых измерений с учётом абсолютной погрешности, равной цене деления шкалы линейки, а вычислений без учёта погрешностей. 4. Для каждого случая определите моменты сил М1 = F1l1 и М2 = F2l2,стремящихся повернуть рычаг в разные стороны. 5. Проанализируйте результаты и сделайте вывод. Дополнительное задание Исследуйте равновесие рычага второго рода. 1. Подвесьте два груза справа от оси вращения рычага на расстоянии 5 см. 2. С помощью динамометра определите, какую силу и как нужно приложить на расстоянии 20 см от оси вращения правее грузов, чтобы удерживать рычаг в равновесии. 3. Запишите результаты измерений и вычислений в таблицу, которую составьте самостоятельно по аналогии с таблицей 19, и сделайте соответствующий вывод для этого случая.
Еще решебники за 7 класс
Мы подобрали сборники ГДЗ за 7 класс, которые могут быть Вам интересны.
