Загрузка...

Інші завдання дивись тут...

§ 46. МОМЕНТ СИЛИ. УМОВИ РІВНОВАГИ ВАЖЕЛЯ.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1. Назвіть основні характеристики важеля.

Важіль – тверде тіло, яке може обертатися навколо нерухомої опори. Його застосовують для зміни напряму й значення сили, наприклад для зрівноваження великої сили масою. 

Розглянемо випадок, коли вісь обертання розташована між точками прикладання сил F1 і F2.

Важіль має такі характеристики: точка прикладання сили (точка, у якій на важіль діє інше тіло); вісь обертання (пряма, що проходить через нерухому точку опори важеля О і навколо якої він може вільно обертатися); лінія дії сили (пряма, уздовж якої напрямлена сила); плече сили.

2. Що таке плече сили?

Плече сили - найкоротша відстань від осі обертання тіла О до лінії дії сили (позначають літерою d). Одиницею плеча сили в СІ є один метр (1 м).

3. Що таке момент сили?

Момент сили - це фізична величина, значення якої визначають добутком модуля сили F, що обертає тіло, та її плеча d: M = Fd

Одиницею моменту сили в СІ с один ньютон-метр (1 Н • м), який дорівнює моменту сили 1 Н, прикладеної до плеча 1 м.

4. Від чого залежить момент сили?

Момент сили - важлива фізична величина, яка характеризує дію сили, показує, що вона залежить і від модуля сили, і від її плеча (що далі від осі обертання прикладена сила, яка діє на двері, то легше повернути їх; гайку легше викрутити довгим гайковим ключем, ніж коротким; що довша ручка коловорота, то легше витягти з колодязя відро).

5. Сформулюйте правило (умову) рівноваги важеля.

Щоб важіль перебував у рівновазі, потрібно до довшого плеча прикласти силу в стільки разів меншу, у скільки разів його довжина більша за довжину коротшого плеча. Таке правило важеля описують формулою обернено пропорційної залежності: F1:F2=d2:d1 де F1, F2 - сили, які діють на важіль; d1, d2 - плечі відповідних сил. 

Правило (умову) рівноваги важеля можна сформулювати так: важіль перебуває в рівновазі тоді, коли значення сил, які діють на нього, обернено пропорційні плечам цих сил.

Дослід. Візьмемо важіль; на відстані 10 см від осі обертання підвісимо до нього 6 важків, кожен масою 100 г; щоб зрівноважити важіль двома такими самими важками, доведеться їх підвісити з іншого боку важеля, але на відсталі 30 см.

З того часу як Архімед установив правило важеля, ним користувалися у первісному вигляді майже 1900 років, лише в 1687 р. французький вчений П. Варіньйон надав йому більш загальної форми, скориставшись поняттям моменту сили.

Важіль перебуває в рівновазі під дією двох сил, якщо значення моменту М1 сили, яка обертає важіль проти руху годинникової стрілки, дорівнює значенню моменту М2 сили, яка обертає його за рухом стрілки годинника, тобто:

М1 = М2.

З правила важеля F1:F2 = d2:d1 на основі властивості пропорції випливає рівність: F1d1 = F2d2, але F1d1 = М1 - момент сили, яка повертає важіль проти годинникової стрілки, F2d2 = М2 - момент сили, яка повертає важіль за годинниковою стрілкою. Таким чином: М1 = М2, що й потрібно було довести. 

 

 

Лабораторна робота № 11

Вивчення умови рівноваги важеля.

Мета роботи: на дослідах перевірити, при якому співвідношенні сил і їх плечей важіль перебуває в рівновазі. Перевірити правило моментів.

Прилади і матеріали: важіль на штативі, набір важків, динамометр, лінійка з міліметровими поділками.

Хід роботи

1. Зрівноважте важіль, обертаючи гайки на його кінцях так, щоб він розмістився горизонтально.

2. Підвісьте два важки на лівій частині важеля на відстані 10 см від осі обертання. Дослідом установіть, на якій відстані справа від осі обертання треба підвісити: 1) 1 важок; 2) 2 важки; 3) 3 важки; 4) 4 важки.

3. Вважаючи, що кожний тягарець важить 1 Н, запишіть дані та результати вимірювань у таблицю.

 4. Обчисліть відношення сил і відношення плечей для кожного з дослідів. Зробіть висновки.

5. Перевірте правило моментів сил. Зробіть висновки.

6. Підвісьте три важки справа від осі обертання важеля на відстані 6 см. За допомогою динамометра визначте силу, яку треба прикласти на відстані 15 см від осі обертання справа від важків, щоб важіль був у рівновазі. Як напрямлені в цьому випадку сили, що діють на важіль? Виконайте малюнок.

Обчисліть відношення значень сил і плечей для цього випадку й зробіть висновки.

Для допитливих.

1. З'ясуйте, де в домашніх умовах і з якою метою використовують прості механізми і які саме.

2. Визначте, з якою силою будуть діяти леза ножиців на предмет, який розрізують, якщо прикласти силу 10 Н. Величини, яких не вистачає для розв'язання задачі, визначте експериментально.

3. Сконструюйте й виготовте терези, за допомогою яких можна визначити масу тіла, удвічі більшу за масу наявних тягарців.

Інші завдання дивись тут... 

 

Загрузка...