ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7 «Исследование условий равновесия рычага» Цель работы: проверить на опыте, при каком соотношении сил и их плеч рычаг находится в равновесии. Проверить Приборы и материалы: рычаг на штативе, набор грузов, линейка, динамометр. ТРЕНИРОВОЧНЫЕ ЗАДАНИЯ И ВОПРОСЫ 1. Что представляет собой рычаг? 2. Что называют плечом силы? 3. Формула правила равновесия: 4. Будет ли находиться в равновесии рычаг? F F₁ = 3H2=4H ХОД РАБОТЫ 1. Уравновесьте рычаг, вращая гайки на его концах так, чтобы он расположился горизонтально. 2. Подвесьте два груза на левой части рычага на расстоянии 15 см от оси вращения. 3. Уравновесьте эти два груза: а) одним грузом; б) двумя грузами; в) тремя грузами. 4. Считая, что каждый груз весит 1 Н, запишите данные и измеренные величины в таблицу. Сила на Сила на Отношение сил и плеч No левой части Плечо правой части опыта рычага F1, H 11, см рычага F2, H Плечо 12, CM F1 F2 12 14 1 2 15 2 2 15 3 2 15 5. Запишите условие равновесия для рычага. Проверьте его выполнение: РАСЧЕТЫ Дополнительное задание: Подвесьте три груза справа от оси вращения рычага на расстоянии 5 см с помощью динамометра определите, какую силу нужно приложить на расстоянии 15 см от оси вращения правее грузов, направив её вверх, чтобы удерживать рычаг в равновесии. Вывод: (напишите, подтверждают ли ваши опыты условие равновесия рычага?)

Тренировочные задания и вопросы:

• Что представляет собой рычаг?

Рычаг — это твердое тело, которое может вращаться вокруг фиксированной точки (оси вращения) под действием приложенных сил.

• Что называют плечом силы?

Плечо силы — это кратчайшее расстояние от линии действия силы до оси вращения рычага.

• Формула правила равновесия:

Формула правила равновесия рычага: \( F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2 \), где \( F_1 \) и \( F_2 \) — силы, действующие на рычаг, а \( l_1 \) и \( l_2 \) — плечи этих сил соответственно.

• Будет ли находиться в равновесии рычаг?

На рисунке: \( F_1 = 3H \), \( F_2 = 4H \). Плечи сил не указаны. Для ответа на вопрос, будет ли рычаг в равновесии, необходимо знать плечи сил и проверить выполнение условия равновесия рычага.

Ход работы:

1. Уравновесьте рычаг, вращая гайки на его концах так, чтобы он расположился горизонтально.
2. Подвесьте два груза на левой части рычага на расстоянии 15 см от оси вращения.
3. Уравновесьте эти два груза:
   • одним грузом;
   • двумя грузами;
   • тремя грузами.
4. Считая, что каждый груз весит 1 Н, запишите данные и измеренные величины в таблицу.

Заполним таблицу, исходя из условия, что каждый груз весит 1Н. В опытах 1, 2 и 3 подвешены два груза слева, то есть \( F_1 = 2H \). Плечо левой части рычага \( l_1 = 15 \) см. Для правой части необходимо уравновесить рычаг, измеряя силу \( F_2 \) и плечо \( l_2 \). Значения \( F_2 \) и \( l_2 \) зависят от конкретного эксперимента и расположения грузов справа от оси вращения.

Заполненная таблица (пример):

5. Запишите условие равновесия для рычага. Проверьте его выполнение:

Условие равновесия рычага: \( F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2 \). Проверьте это условие, используя данные из таблицы.

Пример расчета для опыта 1:

Сила на левой части \( F_1 = 2H \), плечо \( l_1 = 15 \) см, сила на правой части \( F_2 = 1H \), плечо \( l_2 = 30 \) см.

Проверка условия равновесия: \( 2 \cdot 15 = 1 \cdot 30 \) или \( 30 = 30 \). Условие выполняется.

Дополнительное задание:

Подвесьте три груза справа от оси вращения рычага на расстоянии 5 см и с помощью динамометра определите, какую силу нужно приложить на расстоянии 15 см от оси вращения правее грузов, направив её вверх, чтобы удерживать рычаг в равновесии.

Пусть справа подвешены три груза на расстоянии 5 см от оси вращения. Общая сила справа \( F_{справа} = 3H \), плечо \( l_{справа} = 5 \) см. Пусть динамометр приложен на расстоянии 15 см от оси вращения, сила направлена вверх. Условие равновесия:

\[ F_1 \cdot l_1 = F_{справа} \cdot l_{справа} + F_{дин} \cdot l_{дин} \]

где \( F_{дин} \) - сила, которую показывает динамометр, \( l_{дин} = 15 \) см.

Необходимо определить \( F_{дин} \).

Подставим значения:

\[ 2 \cdot 15 = 3 \cdot 5 + F_{дин} \cdot 15 \]

\[ 30 = 15 + F_{дин} \cdot 15 \]

\[ 15 = F_{дин} \cdot 15 \]

\[ F_{дин} = 1 \] H

Вывод:

Напишите, подтверждают ли ваши опыты условие равновесия рычага.