1. МОМЕНТ СИЛИ. МЕХАНІЧНА РОБОТА - § 2. Важіль. Момент сили
| Назад до 10 | ЛБ №1 |
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1
Тема. Вивчення умови рівноваги важеля.
Мета: перевірити дослідним шляхом, яким має бути співвідношення сил і їхніх плечей, щоб важіль перебував у рівновазі.
Обладнання: важіль; штатив із муфтою та лапкою; набір тягарців масою по 100 г; динамометр; лінійка.
Хід роботи
Підготовка до експерименту
1. Який механізм називають важелем і де застосовують важелі?
Важіль — це будь-яке тверде тіло, яке може обертатися навколо нерухомої осі. Його використовують переважно, щоб отримати виграш у силі. Приклади з нашого життя — це лом, лопата.
2. Що називають плечем сили?
Плече сили — це найкоротша відстань від осі обертання до лінії, вздовж якої діє ця сила.
3. Що таке момент сили?
Момент сили — це фізична величина, що показує, як сила обертає тіло. Він дорівнює добутку сили на її плече: 𝑀 = 𝐹𝑑.
4. Визначення ціни поділки та ваги тягарця.
Спочатку я визначив характеристики приладів. Ціна поділки лінійки становить 1 мм, а динамометра — 0,1 Н.
Оскільки маса одного тягарця 100 г (0,1 кг), то його вага, а отже й сила, з якою він тисне на важіль, дорівнює приблизно 1 Н (𝑃 = 𝑚𝑔 = 0,1 кг • 9,8 Н/кг ≈ 1 Н).
Експеримент та опрацювання результатів
Усі отримані дані я заніс до таблиці.
| Номер досліду | Сила 𝐹1, Н (проти ходу) | Плече 𝑑1, м (проти ходу) | Момент 𝑀1, Н·м (проти ходу) | Сила 𝐹2, Н (за ходом) | Плече 𝑑2, м (за ходом) | Момент 𝑀2, Н·м (за ходом) | 𝐹1𝐹2 | 𝑑2𝑑1 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 0,12 | 0,12 | 2 | 0,06 | 0,12 | 0,5 | 0,5 |
| 2 | 2 | 0,09 | 0,18 | 3 | 0,06 | 0,18 | 0,67 | 0,67 |
| 3 | 1,8 | 0,20 | 0,36 | 3 | 0,12 | 0,36 | 0,6 | 0,6 |
Аналіз експерименту та його результатів
Проаналізувавши таблицю, я помітив очевидну закономірність. У кожному досліді відношення сил (𝐹1𝐹2) було рівним оберненому відношенню плечей (𝑑2𝑑1). Це на практиці доводить правило важеля: у скільки разів ми виграємо в силі, у стільки ж програємо у відстані.
Також, що було цілком очікувано, моменти сил, які обертають важіль у протилежних напрямках (𝑀1 і 𝑀2), виявилися рівними. Саме це і є ключовою умовою для рівноваги.
Висновок
Мої досліди повністю підтвердили умову рівноваги важеля: він перебуває у спокої, коли момент сили, що обертає його проти годинникової стрілки, дорівнює моменту сили, що обертає його за годинниковою стрілкою (𝑀1 = 𝑀2).
Звісно, на точність моїх вимірювань могли трохи вплинути: похибка самої лінійки та динамометра, неточність у визначенні плеча сили, а також тертя в осі обертання важеля.