Лаб. 4. Проверка условия равновесия рычага

1.

е) Измерьте и занесите в таблицу новые значения длин $l_1$ — плеча левой силы $F_1$ и $l_2$ — правой силы $F_2$. Вычислите моменты сил $M_1$ и $M_2$, отношения сил $\dfrac{F_1}{F_2}$ и плеч $\dfrac{l_2}{l_1}$. Результаты вычислении занесите в таблицу.

Таблица

$№$ $F_1$ $l_1$ $M_1$ $F_2$ $l_2$ $M_2$ Отношение
$\dfrac{F_1}{F_2}$ $\dfrac{l_2}{l_1}$
1 2 0,11 0,22 1 0,22 0,21 2 2
2                

Вычисления.

$M_1 = F_1 · l_1$;  $l_1 = 2 · 0.11 = 0.22$; $M_2 = F_2 · l_2$;  $l_2 = 1 · 0.22 = 0.22$;

Сравните моменты сил и $M_2$, отношения сил $\dfrac{F_1}{F_2}$ и плеч $\dfrac{l_2}{l_1}$, сделайте выводы.

$\dfrac{F_1}{F_2} = \dfrac{2}{1} = 2$ Н; $\dfrac{l_2}{l_1} = \dfrac{0.22}{0.11} = 2$ Н.

Вывод: отношение сил равно отношению плеч.

2. Ответы на контрольные вопросы

а) Сохранится ли равновесие рычага, если справа и слева к грузам подвесить по одному дополнительному грузу массой 100 г? Почему?

Нет, равновесие не сохранится, потому что момент силы разный. Если сила равна 3 Н, то плечо 0,11, момент силы 0,33 Н/м. Если сила другого равна 2 Н, то плечо 0,22, момент силы 0,44 Н/м.

б) Влияет ли в данной работе на равновесие рычага сила тяжести, действующая на рычаг? Почему?

Нет, не влияет. Поскольку сила тяжести действует полностью на весь рычаг и на грузы, прикреплённые к нему.

3. Суперзадание

Сравните силу $F_1$ необходимую для подъема учебника физики, с силой $F_2$ необходимой для отрыва от стола одного края этого учебника (рис. 2). Дайте физическое объяснение различия этих сил.

Сила $F_2$ будет в 2 раза меньше силы $F_1$, поскольку для поднятия всего учебника нужна минимальная сила $F_1 = mg$, а для поднятия края книги нужна сила $F_2 = \dfrac{mg}{2}$. Объясняется это тем, что в первом случае было оказано поступательное воздействие, а во втором — вращательное.