Получите свидетельство
Вход
Цель этой работы: с помощью экспериментальной установки определить момент силы, которую необходимо приложить к одному из концов рычага для того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении.
Для выполнения этой работы мы будем использовать оборудование из комплекта № 6 в составе: штатив лабораторный с держателями, рычаг, динамометр с пределом измерения пять ньютонов (5 Н), набор грузов массой по сто граммов (100 г) каждый и линейка.
Прежде чем приступить к работе давайте с вами вспомним, что издавна для облегчения совершения механической работы человечество использует простые механизмы — устройства, в которых работа совершается только за счёт механической энергии.
Простые механизмы служат для преобразования силы. Их применяют при совершении работы в тех случаях, когда надо действием одной силы уравновесить другую силу. Одним из наиболее распространённых простых механизмов является рычаг. Именно он позволяет малой силой уравновесить большую. Итак, рычагом называется любое твёрдое тело, которое может поворачиваться относительно неподвижной оси или опоры под действием сил. При этом следует помнить, что результат действия силы на рычаг определяется не только её модулем, но и длиной плеча.
Напомним, что плечом силы называется кратчайшее расстояние от точки опоры до линии действия этой силы. Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы. Длина этого перпендикуляра и будет плечом данной силы.
Также давайте вспомним, что произведение модуля силы на её плечо называется моментом силы:
А единицей измерения момента силы является ньютон, умноженный на метр:
Именно момент силы нам и предстоит найти в сегодняшней работе.
Ну что ж, приступим к выполнению. Итак, первое, что мы с вами сделаем, — это соберём экспериментальную установку. Для этого мы должны закрепить в держателе штатива наш рычаг. Если равновесие нарушено, то рычаг необходимо уравновесить с помощью уравнительных винтов, расположенных с обоих торцов.
Далее мы с вами делаем рисунок экспериментальной установки.
Для этого мы нарисуем рычаг, не забыв указать его ось вращения. По условию
задания слева от оси вращения мы должны подвесить три груза: два — на
расстоянии 6 см и один — на расстоянии 12 см от оси вращения. Справа на
расстоянии 6 см от оси вращения рычага мы нарисуем динамометр и укажем
направление действия силы 
.
С рисунком закончили, теперь запишем формулу, которой будем пользоваться при выполнении данной работы. Как мы уже вспоминали, момент силы — это произведение модуля силы на плечо этой силы:
Приступаем непосредственно к работе. Вначале мы с вами должны разместить грузы слева от оси вращения рычага согласно условию задания. Итак, к ушку первого крепления подвешиваем два груза и с помощью линейки устанавливаем их на расстоянии 6 см от оси (не забываем придерживать рычаг рукой). Ко второму ушку цепляем один груз и располагаем его в 12 см от оси вращения. Ушко с правой стороны устанавливаем на расстоянии 6 см от оси и цепляем к нему динамометр.
Теперь, с помощью динамометра, добиваемся равновесия рычага в горизонтальном положении. Как только равновесие рычага достигнуто, снимаем показания динамометра и разбираем установку (чтобы это всё не рухнуло на стол).
После этого записываем значение силы в бланк ответов с учётом погрешности измерения:
Здесь же указываем плечо этой силы, данное нам по условию задания:
Прямые измерения мы с вами завершили — осталось только определить момент силы. Для этого подставляем значения модуля силы F и её плеча в расчётную формулу:
Тогда в конце работы мы можем с вами записать, что момент силы, приложенной к правому концу рычага на расстоянии 6 см от оси вращения рычага, равен 0,24 Н ∙ м.
2643
