Лаб. 5. Изучение неподвижного и подвижного блоков

1.

а) Закрепите блок в лапке штатива. Нить с петлями на концах перекиньте через блок (рис. 1). Зацепите за правую петлю нити динамометр, а за левую — груз массой т и, удерживая его в равновесии, снимите и занесите в таблицу 1 показания $F_1$ динамометра и вес ($P = gm$) груза (коэффициент $g$ примите равным 10).

№ опыта Показания $F_1$ Вес $P$ груза Выигрыш в силе
1 1 1 1
2 2 2 1
3 4 4 1

б) Повторите опыт с двумя и четырьмя грузами. Вычислите и занесите в таблицу 1 отношение $\dfrac{P}{F_1}$ для всех опытов и сделайте вывод о выигрыше в силе при использовании неподвижного блока.

Вычисления.

$\dfrac{P}{F_1} = \dfrac{1}{1} = 1;$ $\dfrac{P}{F_1} = \dfrac{2}{2} = 1;$ $\dfrac{P}{F_1} = \dfrac{4}{4} = 1$.

г) Повторите опыт с двумя и четырьмя грузами. Вычислите и занесите в таблицу 2 отношение $\dfrac{P}{F_2}$  и сделайте вывод о выигрыше в силе, который дает подвижный блок.

Таблица 2

№ опыта Показания $F_2$ Вес $P$ груза Выигрыш в силе
1 0,8 1 1,25
2 1,6 2 1,25
3 2,3 4 1,7

Вычисления.

$\dfrac{P}{F_2} = \dfrac{1}{0.8} = 1.25,$
$\dfrac{P}{F_2} = \dfrac{2}{1.6} = 1.25,$
$\dfrac{P}{F_2} = \dfrac{4}{2.3} = 1.7.$

з) Вычислите работу $A_1$ силы веса груза $P = F_т = 4gm$ и работу $A_2$ силы упругости $F_2$ пружины динамометра. Полученные значения занесите в таблицу 3. Сравните $A_1$ и $A_2$, сделайте вывод.

$A_1 = 4 · 10$ Н/кг $· 0.1 = \dfrac{16}{10} = 1.6,$
$A_2 = 2 · 0.5 = 1.$

Таблица 3

Вес $P$ груза, Н 4
Показания $P_2$ динамометра, Н 2
Выигрыш в силе $\dfrac{P}{F_2}$ 2
Высота $h_1$ подъема оси блока, м 0,1
Высота $h_2$ подъема динамометра, м 0,5
Работа $A_1$ силы веса груза ($A_1 = 4gmh_1$), Дж 1,6
Работа $A_2$ силы упругости пружины динамометра 1

2. Ответы на контрольные вопросы

а) Чем отличается подвижный блок от неподвижного?

Подвижный блок отличается от неподвижного тем, что первый даёт выигрыш в силе. Также в неподвижном блоке ось блока не закреплена.

б) Как изменились бы результаты опытов а, б, в, г, если бы блоки имели большую массу (были изготовлены из металла)?

в) В чем заключается смысл «золотого правила механики»?

Если механизм даёт выигрыш в силе в несколько раз, то во столько же раз даёт проигрыш в пути.

3. Суперзадание

Будет ли одинаковым КПД подвижного блока при подъеме одного, двух, трех, четырех грузов? Ответ обоснуйте.

Да, КПД будет одинаковым при условии, что масса грузов будет одинаковой и высота.