Двосторонній важіль

Експериментальна установка двостороннього важеля

Учні вже визначали різні сили в попередніх експериментах і отримали уявлення про рівновагу сил. Тепер слід пояснити учням, що моменти сил також є результатом дії важеля.

Крім того, учні повинні дізнатися, що відповідні моменти сили також можуть перебувати в рівновазі, так само, як і у випадку з важільними терезами.

Важелі використовуються щодня, хоча ми часто не усвідомлюємо цього. Кілька прикладів: плоскогубці, гайкові ключі, тачки, а також дверні ручки, водопровідні крани, гальмо або педалі на велосипеді.

попередні

знання

Оскільки цей експеримент присвячений визначенню моментів, що виникають під дією сил, учні вже повинні мати базові уявлення про сили та їх визначення.

Принцип

Якщо сума моментів важеля, що підтримується в будь-якій точці повороту, дорівнює нулю, то добуток сил і їх плечей, що діють на цей важіль, дорівнює нулю:

Примітка: Під час експериментальної перевірки невеликі відхилення мас можуть призвести до того, що важіль не буде залишатися точно горизонтальним.

Мета навчання

Завдання

Учням пропонується застосувати закон до двостороннього важеля.

Учні повинні знати закон дії сили на двосторонньому важелі та вміти виразити його словами і формулою.

Учні вимірюють різні комбінації важеля, плеча сили, навантаження і плеча навантаження на двосторонньому важелі.

У додатковому завданні можна розглянути поняття крутного моменту і представити закон важеля у вигляді "сума всіх крутних моментів = нуль":

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

Гойдалка

Як відомо, гойдалка має сенс лише тоді, коли з обох кінців сидять люди, які важать приблизно однаково. Якщо це не так, необхідна певна майстерність, і важча людина повинна, наприклад, набагато сильніше відштовхнутися від землі.

Альтернативою цьому, однак, може бути те, що важча людина має знаходитися ближче до точки опори. Причина цього полягає в так званому законі важеля. Це означає, що крутні моменти, тобто взаємодія ваги і довжини важеля, повинні в ідеалі врівноважувати один одного з обох сторін.

У цьому експерименті Ви дізнаєтесь, що таке закон важеля на прикладі двостороннього важеля.

З'ясуйте принцип дії двостороннього важеля:

• Навантажте одну сторону важеля тягарцем і приведіть його в горизонтальне положення за допомогою динамометра на іншій стороні.
• Спочатку змінюйте положення тягарця, а потім положення динамометра.
• Виміряйте відповідні сили та довжини, які виникають у кожному випадку.

З`єднання частин основи штатива

Основа штатива зі штативним стрижнем

Закріплення важеля за допомогою подвійної муфти

Регулювання динамометра

Перед початком вимірювань встановіть нульову позначку динамометра в перевернутому положенні.

(Догори дном: нульова точка шкали внизу).

Важіль із вантажем (100 г) і динамометром

• Підвісьте на ліву сторону важеля на позначку 10 тримач для важків з тягарцями загальною масою .
• Підвісьте динамометр на позначку 10 на праву сторону важеля і встановіть важіль у горизонтальне положення.
• Зчитайте виміряне значення сили і запишіть його в таблиці 1 у протоколі.

• Тепер по черзі підвісьте вантаж на позначки 8, 6, 4 і 2 (все ще зліва) і виміряйте силу для кожного з цих положень, необхідну для врівноваження важеля.
• Запишіть всі значення в таблицю 1.

Важіль із вантажем (40 г) і динамометром

• Підвісьте на ліву сторону важеля на позначку 10 тримач для важків з тягарцями з загальною масою .
• Підвісьте динамометр на праву сторону важеля на позначку 10, встановіть важіль у горизонтальне положення і зчитайте показання вимірювань.
• Потім встановіть динамометр по черзі на позначки 8, 6, 4 і 2 (праворуч). Цього разу положення вантажу залишається незмінним. Виміряйте силу для кожного положення динамометра.
• Запишіть усі виміряні значення в таблицю 2 у протоколі.

Щоб розібрати основу штатива, натисніть на внутрішні кнопки, щоб відпустити блокувальні гачки, і потягніть половинки в сторони.