Лабораторная работа №10 ГДЗ 7 класс (Физика)

Выяснение условия равновесия рычага
• Цель работы
Проверить на опыте, при каком соотношении сил и их плеч рычаг находится в равновесии. Проверить на опыте правило моментов.
• Приборы и материалы
Рычаг на штативе, набор грузов, измерительная линейка, динамометр (рис.205).
• Указания к работе
Мы помним, что рычаг находится в равновесии, если силы, действующие на рычаг, обратно пропорциональны плечам этих сил, т.е. выполняется равенство:
F1/F2 = l2/l1
Момент силы M = F•l, учитывая это правило моментов можно записать:
M1= F1•l1;
M2= F2•l2.
• Вычисления:
Вариант 1
1) F1/F2= (3 H)/(5 H) = 0,5;
l2/l1 = (6 см)/(12 см)=0,5;
F1/F1 = l1/l2 – условие равновесия выполняется
M1 = F1•l1= 3•12 = 36 H•см;
M2= F2•l2 = 6•6 = 36 H•см.
M1=M2 – правило моментов выполняется
2) F1/F2= (3 H)/(3 H) = 1;
l2/l1 = (12 см)/(12 см)=1;
F1/F1 = l1/l2 – условие равновесия выполняется
M1 = F1•l1= 3•12 = 36 H•см;
M2= F2•l2 =3•12 = 36 H•см.
M1=M2 – правило моментов выполняется
?
3) F1/F2= (3 H)/(1 H) = 3;
l2/l1 = (36 см)/(12 см)=3;
F1/F1 = l1/l2 – условие равновесия выполняется
M1 = F1•l1= 3•12 = 36 H•см;
M2= F2•l2 =1•36 = 36 H•см.
M1=M2 – правило моментов выполняется
Пример полученных результатов представлен в таблице 14
• Дополнительное задание:
Динамометр покажет значение силы F1 = 3(H) F2 = 1(H)
Сила F1 (сила тяжести, действующая на грузы) будет направлена вертикально вниз, а ее плечо l1= 5 см.
Сила F2 (сила упругости пружины динамометра) будет направлена вертикально вверх, а ее плечо l2= 15 см.
F1/F2= (3 H)/(1 H) = 3
l2/l1= (15 см)/(5 см) = 3,
Т.е. в данном случае справедливо правило рычага, а значит, рычаг будет находиться в состоянии равновесия.
• Вывод: в ходе данной лабораторной работы мы проверили на опыте, при каком соотношении сил и их плеч рычаг находится в равновесии, также проверили на опыте правило моментов.

Рычаг находится в равновесии, если выполняется правило рычага:

$$\frac{F_1}{F_2}=\frac{l_2}{l_1}$$

Момент силы определяется формулой:

$$M=F\cdot l$$

1)

$$ \frac{F_1}{F_2}=\frac{3\ \text{Н}}{5\ \text{Н}}=0{,}5 $$
$$ \frac{l_2}{l_1}=\frac{6\ \text{см}}{12\ \text{см}}=0{,}5 $$
Условие равновесия выполняется.

$$ M_1=F_1\cdot l_1=3\cdot 12=36\ \text{Н}\cdot\text{см} $$
$$ M_2=F_2\cdot l_2=5\cdot 6=36\ \text{Н}\cdot\text{см} $$
Следовательно, $$M_1=M_2$$, правило моментов выполняется.

2)

$$ \frac{F_1}{F_2}=\frac{3\ \text{Н}}{3\ \text{Н}}=1 $$
$$ \frac{l_2}{l_1}=\frac{12\ \text{см}}{12\ \text{см}}=1 $$
Условие равновесия выполняется.

$$ M_1=F_1\cdot l_1=3\cdot 12=36\ \text{Н}\cdot\text{см} $$
$$ M_2=F_2\cdot l_2=3\cdot 12=36\ \text{Н}\cdot\text{см} $$
Следовательно, $$M_1=M_2$$, правило моментов выполняется.

3)

$$ \frac{F_1}{F_2}=\frac{3\ \text{Н}}{1\ \text{Н}}=3 $$
$$ \frac{l_2}{l_1}=\frac{36\ \text{см}}{12\ \text{см}}=3 $$
Условие равновесия выполняется.

$$ M_1=F_1\cdot l_1=3\cdot 12=36\ \text{Н}\cdot\text{см} $$
$$ M_2=F_2\cdot l_2=1\cdot 36=36\ \text{Н}\cdot\text{см} $$
Следовательно, $$M_1=M_2$$, правило моментов выполняется.

Пример полученных результатов:

Дополнительное задание.

Динамометр покажет силу $$F_2=1\ \text{Н}$$. Сила тяжести, действующая на грузы, равна $$F_1=3\ \text{Н}$$ и направлена вертикально вниз, её плечо $$l_1=5\ \text{см}$$. Сила упругости пружины динамометра направлена вертикально вверх, её плечо $$l_2=15\ \text{см}$$.

$$ \frac{F_1}{F_2}=\frac{3\ \text{Н}}{1\ \text{Н}}=3 $$
$$ \frac{l_2}{l_1}=\frac{15\ \text{см}}{5\ \text{см}}=3 $$
Значит, выполняется правило рычага, и рычаг будет находиться в равновесии.

Ответ

В опытах выполняется условие равновесия рычага $$\frac{F_1}{F_2}=\frac{l_2}{l_1}$$ и правило моментов $$M_1=M_2$$. В дополнительном задании рычаг также находится в равновесии.