Вращающий момент
Задание 9. Введите понятие вращающего момента на опытах с двуплечным рычагом.
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, метровая линейка, набор грузов.
Понятие о вращающем моменте можно довольно четко дать на опыте с двуплечным рычагом.
Укрепите метровую линейку с отверстием для штыря в горизонтальном положении. Штырь укрепите в лапке штатива. В качестве сил используйте грузы с двумя крючками, для подвешивания их наденьте на линейку нитяные петли.
На одно плечо рычага подвесьте груз постоянного веса Р, который останется без изменения при всех наблюдениях. На другое плечо рычага подвесьте различные по величине грузы, перемещая их вдоль линейки добейтесь равновесия.
Все значения сил, плеч и их произведения занесите в таблицу.
Из наблюдений сформулируйте вывод, который является законом рычага.
Дайте определение вращающего момента и формулируйте условие равновесия.
Рис.
37.
Ответьте на вопросы:
1) Даны два равноплечих рычага следующей формы (рис. 37), рычаги уравновешены равными силами в горизонтальном положении. Останутся ли в равновесии рычаги, если их повернуть по оси на некоторый угол?
2) Какой важный вывод отсюда можно сделать для определения понятия «вращающий момент»?
Задание 10. Установите закон одноплечного рычага.
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, метровая линейка, набор грузов, блок, нить.
Установка та же, что и в задании 9, но грузы надо подвесить на одно и то же плечо так, чтобы один груз действовал вниз, другой – вверх. Данные измерений занесите в таблицу (начертить самостоятельно).
Задание 11. Выполните опытную проверку условия равновесия сил на теле, имеющем ось вращения.
Оборудование: деревянный диск с колками, нить, штатив с муфтой, набор грузов, блоки.
Рис.
38.
Докажите, что при подвешивании груза на колок, находящийся на вертикали, проходящей через ось вращения, диск не вращается.
Продемонстрируйте затем вращение диска, когда силы будут иметь плечо, не равное нулю.
Подбором грузов, подвешенных к диску на различных расстояниях, покажите, что при равновесии алгебраическая сумма моментов сил относительно оси вращения равняется нулю.
Данные наблюдений сведите в таблицу (начертить самостоятельно).
Продемонстрируйте, как лучше в этом опыте показывать и измерять плечи сил.
Работа на простых механизмах
Задание 12. Покажите, что работа действующей силы при подъеме одного и того же груза на одинаковую высоту не зависит от выбранного механизма (рис. 39).
Оборудование: блоки, полиспаст, нить, штатив с муфтой и лапкой, набор грузов, метровая линейка.
Поднимите груз массой 100 г на высоту 20 см с помощью неподвижного блока. Действующую силу измеряйте с помощью динамометра или гирь. В этом случае установку разместите так, чтобы опускающаяся гиря не задевала край стола. Высоту, на которую опускаются гири, измеряйте по метровой линейке. Результаты опыта занесите в таблицу 6 (см. на следующей странице).
Рис.
39.
Поднимите груз массой 200 г на высоту 10 см с помощью подвижного блока. Действующую силу измеряйте с помощью динамометра или гирь. В этом случае установку разместите так, чтобы опускающаяся гиря не задевала край стола. Высоту, на которую опускаются гири, измеряйте по метровой линейке. Результаты опыта занесите в таблицу 6.
Поднимите груз массой 600 г на высоту Х см с помощью полиспаста. Рассчитайте, чему равен Х, если действующая сила, равная 1Н опускается на расстояние 60 см?
Действующую силу измеряйте с помощью динамометра или гирь. В этом случае установку разместите так, чтобы опускающаяся гиря не задевала край стола. Высоту, на которую опускаются гири, измеряйте по метровой линейке.
Результаты опыта также занесите в таблицу 6.
Представьте работу на используемых механизмах графически. Для этого в прямоугольной системе координат на оси абсцисс отложите путь, проходимый точкой приложения действующей силы, а по оси ординат - величину действующей силы.
Таблица 6.
|
Механизмы |
Груз |
Высота подъема |
Произведение веса груза на высоту подъема |
Сила |
Рассто–яние |
Произведение силы на расстояние |
|
|
Q, Н |
h, м |
Q·h, Н·м |
F, Н |
S, м |
F·S, Н·м |
|
Неподвиж–ный блок
Подвижный блок
Полиспаст |
|
|
|
|
|
|