Лабораторная работа № 11 по теме: «Выяснение условия равновесия рычага». Класс: 7 Цель работы: проверить на опыте условие равновесия рычага и правило моментов. Приборы и материалы: рычаг на штативе, набор грузов массой 100 г каждый, динамометр, линейка. Ход работы: 1 шаг. Определите цену деления линейки: Ц.д. (линейки) = 2 шаг. Уравновесьте рычаг, вращая гайки на его концах так, чтобы он расположился горизонтально. 3 шаг. Подвесьте два груза на левой части рычага на расстоянии (11), равном примерно 10 см от оси вращения. 4 шаг. Опытным путем установите, на каком расстоянии вправо от оси вращения надо подвесить: 1) один груз; 2) два груза; 3) три груза, чтобы рычаг пришел в горизонтальное равновесное положение. F 5 шаг. Измерьте плечи сил, действующих на рычаг в каждом из трех случаев (в левой части рычага эти значения постоянны для трех опытов). Запишите в таблицу результаты прямых измерений плеч сил с учетом абсолютной погрешности (ДІ), равной цене деления линейки H 6 шаг. Считая, что каждый груз весит 1 Н (Р = F = mg = 0,1 кг-10 10 = 1 Н), запишите результат кг сил без учета погрешности. Таблица № 1. Сила на левой Плечо силы F1 Сила на правой Отношение сил и Момент силы Плечо силы F2 плеч М, (Нм) № части части рычага рычага (1± в) см (12 ± 1) см F1 F2 12 M1F11 M2=F2 2 F1, H F2, H l1 1 2 3 7 шаг. Вычислить отношение сил F1 12 и плеч и запишите результат в таблицу. F2 1 8 шаг. Определите моменты сил М₁ = F11 и М₂= F2 • 12, стремящихся повернуть рычаг в разные стороны и запишите результат вычислений в таблицу. 1 опыт M₁= M2= 2 опыт M₁= M2= 3 опыт M₁= M2= Проанализируйте результаты и сделайте вывод. Проверьте, выполняется ли условие и правило моментов сил М₁ = М₂ me. Fil₁ = Fl равновесия рычага F112 F2 er 1

Выполним заполнение таблицы №1, а также шаги 7 и 8, используя данные, полученные в ходе выполнения лабораторной работы.

Для примера заполним таблицу, исходя из условия, что на левой части рычага всегда 2 груза, то есть сила F1 = 2Н, плечо силы l1 = 10 см = 0,1 м. На правой части рычага в первом опыте 1 груз, во втором - 2, в третьем - 3. Плечи сил F2 определяем опытным путем и они равны 20 см, 10 см и 6,7 см соответственно, или в метрах: 0,2 м, 0,1 м и 0,067 м.

<table border="1" style="border-collapse: collapse; width: 100%; table-layout: fixed;">
  <thead>
    <tr>
      <td style="width: 5%; text-align: center; word-wrap: break-word;">№</td>
      <td style="width: 10%; text-align: center; word-wrap: break-word;">Сила на левой части рычага F₁, H</td>
      <td style="width: 10%; text-align: center; word-wrap: break-word;">Плечо силы F₁ (l₁ ± Δl) см</td>
      <td style="width: 10%; text-align: center; word-wrap: break-word;">Сила на правой части рычага F₂, H</td>
      <td style="width: 10%; text-align: center; word-wrap: break-word;">Плечо силы F₂ (l₂ ± Δl) см</td>
      <td style="width: 10%; text-align: center; word-wrap: break-word;">Отношение сил и плеч F₁/F₂<br>l₂/l₁</td>
      <td style="width: 25%; text-align: center; word-wrap: break-word;">Момент силы M, (H•м)<br>M₁=F₁•l₁<br>M₂=F₂•l₂</td>
    </tr>
  </thead>
  <tbody>
    <tr>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">1</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">2</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">10</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">1</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">20</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">2<br>2</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">0,2<br>0,2</td>
    </tr>
    <tr>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">2</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">2</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">10</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">2</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">10</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">1<br>1</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">0,2<br>0,2</td>
    </tr>
    <tr>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">3</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">2</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">10</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">3</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">6,7</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">0,67<br>0,67</td>
      <td style="text-align: center; word-wrap: break-word;">0,2<br>0,2</td>
    </tr>
  </tbody>
</table>

7 шаг. Вычислим отношение сил $$ \frac{F_1}{F_2} $$ и плеч $$ \frac{l_2}{l_1} $$ и запишем результат в таблицу.

8 шаг. Определим моменты сил M₁ = F1•l1 и M₂= F2 • l2, стремящихся повернуть рычаг в разные стороны и запишем результат вычислений в таблицу.

Подставим полученные значения в таблицу:

1 опыт M₁= 2 H * 0,1 м = 0,2 Н·м M₂= 1 H * 0,2 м = 0,2 Н·м

2 опыт M₁= 2 H * 0,1 м = 0,2 Н·м M₂= 2 H * 0,1 м = 0,2 Н·м

3 опыт M₁= 2 H * 0,1 м = 0,2 Н·м M₂= 3 H * 0,067 м = 0,2 Н·м

Проанализировав результаты, можно сделать вывод, что условие равновесия рычага выполняется: $$ \frac{F_1}{F_2} = \frac{l_2}{l_1} $$, и правило моментов сил M₁ = M₂, т.е. F₁•l₁ = F₂•l₂

Ответ: таблица заполнена, вычисления произведены, вывод сделан.