Сили, що діють в одному та протилежних напрямках

Експериментальна установка

Якщо на тіло діють різні сили, то напрям дії цих сил має суттєве значення. Якщо сили діють в одному напрямку, то їхні величини додаються. Однак, якщо вони діють у протилежних напрямках, вони віднімаються і навіть взаємно компенсуються у разі статичної рівноваги. У такому випадку система перебуває у стані спокою, а сума сил дорівнює нулю:

Якщо сума сил, що діють протилежно, не дорівнює нулю, результатом буде рухлива система, яка не перебуватиме у стані спокою:

попередні знання

Учні вже повинні мати базове і вичерпне уявлення про вимірювання сили. Учні повинні вміти користуватися динамометрами.

Принцип

Якщо суми двох сил, що діють у протилежних напрямках, рівні, то вони взаємно компенсують одна одну.

Мета навчання

Учні повинні розширити свої знання про дію сил і самостійно з'ясувати, що кілька сил додаються, якщо вони діють в одному напрямку, або віднімаються, якщо вони діють у протилежних напрямках.

Завдання

З одного боку, учні мають дослідити дію двох однаково спрямованих на тіло сил, а з іншого - дію двох протилежно спрямованих сил. Порівнюючи дві виміряні сили з визначеною вагою, учні повинні зробити висновок про взаємозв'язок цих трьох сил між собою.

До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів на уроках з природничих наук.

Перетягування каната

Як відомо, у перетягуванні канату зазвичай перемагає "сильніша" команда. Однак, якщо команди приблизно рівні за силою, канат спочатку майже не рухається. Це відбувається тому, що протилежні сили двох команд врівноважують або компенсують одна одну, тоді як сили всередині команди, яка тягне в одному напрямку, складаються.

Але чи має значення, де знаходиться найсильніша людина в команді - попереду чи позаду?

У цьому експерименті Ви дізнаєтесь, як взаємодіють між собою різноспрямовані сили.

З'ясуйте, що відбувається, коли дві сили діють на частину тіла в одному напрямку і в протилежних напрямках.

Для цього спочатку вивчіть дію двох сил, що діють на тіло в одному напрямку, а потім дію двох сил, що діють у протилежних напрямках. Порівнюючи дві виміряні сили з заданою вагою, необхідно зробити висновок про взаємозв'язок цих трьох сил між собою.

Нитка (волосінь) з петлями

Монтаж основи штатива

Закручування штативних стрижнів

Монтаж довгих штативних стрижнів

Тримач динамометра

Подвійна муфта з тримачем для динаманометра

Налаштування динамометрів на нуль

Тепер закріпіть обидва динамометри в тримачах і відрегулюйте їх на нуль за допомогою відповідних гвинтів.

Підвісьте нитки (волосіні) на гачки динамометрів. Коротка нитка (волосінь) повинна бути прикріплена до динамометра 1 Н.

Динамометри

Експериментальна установка

• Підвісьте тримачі для важків на нижні петлі двох ниток (волосінь) і покладіть на нього стільки тягарців, щоб загальна маса становила .
• Щоб прикріпити тягарці (важки) з прорізами до тримача, покладіть важок з прорізами на верхній кінець пластини тримача.
• Спочатку слід повністю розслабте довгу нитку (волосінь) на динамометрі 2 Н, а нитку (волосінь) на динамометрі 1 Н повністю натягніть. Тримач для важків підвішують безпосередньо під динамометром 1 Н.

Тримач для важків

Змінюйте положення динамометра

• Зчитайте показання обох динамометрів. Запишіть значення в таблицю 1 в протокол.
• Опустіть динамометр на 1 Н, перемістивши подвійну муфту так, щоб довга нитка (волосінь) також почала натягуватися. Зчитайте обидва значення і також запишіть їх у таблицю 1.
• Переміщайте динамометр 2 Н у тримачі вгору в кілька кроків, поки в кінці під динамометром 2 Н не буде натягнута лише нитка (волосінь) (після цього тримач з важками буде висіти безпосередньо під динамометром 2 Н).
• Зніміть показання обох динамометрів у кожному положенні і запишіть їх у таблицю 1.

Модифікована експериментальна установка

• Для другої частини експерименту експериментальну установку дещо модифікують, щоб дослідити сили, що діють в протилежних напрямках.
• Для цього зніміть довгий штативний стрижень з динамометром 2 Н і, за необхідності, поверніть назовні тримач динамометра з динамометром 1 Н, що залишився.
• Прикріпіть тримач з тягарцем масою 10 г () до динамометра 1 Н. Запишіть показання в таблицю 2.

Експериментальна установка

• Відрегулюйте перевернутий догори дном динамометр 2 Н до нуля.
• Потім підвісьте динамометр 2 Н догори дном у вушко іншого динамометра і потягніть його вертикально вниз кілька разів з різною силою.
• Визначте значення для кожного налаштування і введіть виміряні значення в Таблиці 2.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Введіть виміряні значення в таблицю.

1.

2.

3.

4.

5.

Введіть виміряні значення в таблицю.