Лабораторная работа №11 ГДЗ Иванов 7 класс (Физика)
Цель работы
Проверить на опыте условие равновесия рычага и правило моментов.
Приборы и материалы
Рычаг на штативе, набор грузов массой по 100 г, 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 12 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 1Н, запишите данные измерений и вычислений в таблицу 18 без учёта погрешностей.
4. Для каждого случая определите моменты сил М1 и М2, стремящихся повернуть рычаг в разные стороны.
5. Проанализируйте результаты и сделайте вывод.
Дополнительное задание
Исследуйте равновесие рычага второго рода. Для этого подвесьте два груза справа от оси вращения рычага на расстоянии 5 см.
С помощью динамометра определите, какую силу и как нужно приложить на расстоянии 20 см от оси вращения правее грузов, чтобы удерживать рычаг в равновесии. Запишите результаты измерений и вычислений в таблицу, которую составьте самостоятельно по аналогии с таблицей 18, и сделайте соответствующий вывод для этого случая.
Рычаг находится в равновесии, если моменты сил, вращающих его в разные стороны, равны:
$$M_1=M_2,$$
где $$M=F\cdot l$$.
Для каждого опыта вычислим моменты сил. Считаем, что вес каждого груза равен $$1\ \text{Н}$$.
| № опыта | $$F_1$$, Н | $$l_1$$, см | $$F_2$$, Н | $$l_2$$, см | $$M_1=F_1l_1$$, Н·см | $$M_2=F_2l_2$$, Н·см |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 3 | 12 | 5 | 6 | 36 | 36 |
| 2 | 3 | 12 | 3 | 12 | 36 | 36 |
| 3 | 3 | 12 | 1 | 36 | 36 | 36 |
Во всех опытах выполняется равенство $$M_1=M_2$$, значит, рычаг находится в равновесии. При этом отношение сил обратно пропорционально отношению плеч:
$$\frac{F_1}{F_2}=\frac{l_2}{l_1}.$$
Для дополнительного задания: если справа от оси подвешены два груза, то их сила равна $$F_1=2\ \text{Н}$$, а плечо этой силы $$l_1=5\ \text{см}$$. Чтобы удержать рычаг в равновесии на расстоянии $$20\ \text{см}$$ правее грузов, нужно приложить силу вверх с плечом $$l_2=15\ \text{см}$$.
По правилу моментов:
$$F_1l_1=F_2l_2$$
$$2\cdot 5=F_2\cdot 15$$
$$F_2=\frac{10}{15}=\frac{2}{3}\ \text{Н}\approx 0{,}67\ \text{Н}.$$
Значит, динамометр должен показать силу примерно $$0{,}67\ \text{Н}$$, направленную вверх.
Ответ
В опытах рычаг находится в равновесии, если $$M_1=M_2$$, то есть $$F_1l_1=F_2l_2$$. Для дополнительного задания нужна сила примерно $$0{,}67\ \text{Н}$$, направленная вверх.
