Односторонній важіль

Експериментальна установка одностороннього 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 сил за допомогою важеля.

Крім того, учні повинні дізнатися, що відповідні моменти також можуть перебувати в рівновазі, 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, гальма 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, встановленого в будь-якій точці повороту, дорівнює нулю, то добуток сил та їх плечей, що діють на цей важіль, дорівнює нулю:

Примітка: При експериментальній перевірці невеликі відхилення в масах можуть призвести до того, що важіль не буде залишатися точно горизонтальним.

Мета навчання

Учням пропонується застосувати закон до одностороннього важеля: і вміти записувати його словами та формулою.

Завдання

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

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

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

Відкривачка для пляшок

Важелі супроводжують нас щодня, завжди і всюди. Прикладами важелів у повсякденному житті є плоскогубці та ножиці, дверні ручки та крани, гальма та педалі на велосипеді або такі інструменти, як ломи, гайкові ключі та відкривачки для пляшок. Без усіх цих важелів ми б загубилися.

Що стосується важелів, то розрізняють односторонні та двосторонні важелі. Представлена тут відкривачка для пляшок є прикладом одностороннього важеля.

У цьому експерименті Ви дізнаєтесь, як закон важелів пов'язаний з одностороннім важелем.

З'ясуйте принцип дії одностороннього важеля:

• Навантажте одну сторону важеля вантажем і приведіть його в горизонтальне положення за допомогою динамометра, розташованого на тій же стороні.
• Спочатку змініть положення вантажу, а потім положення динамометра.
• Виміряйте 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 за допомогою гвинта встановіть динамометр на нульову позначку.

Односторонній важіль із вантажем (100 г) і динамометром

• Повісьте тримач для важків з тягарцями загальною масою на праву сторону важеля на позначці 9.
• Для того, щоб підвісити тягарці з прорізами до пластини тримача, надягніть їх на верхню частину тримача.
• Встановіть важіль горизонтально за допомогою динамометра на позначці 10 праворуч (напрямок сили витягування вгору).
• Запишіть виміряні значення сили в таблицю 1 протоколу.

Змінене положення навантаження

• Тепер по черзі підвісьте вантаж на позначки 7, 5, 3 і 1 (все ще праворуч) і виміряйте силу для кожного з цих положень, необхідну для врівноваження важеля.
• Запишіть всі значення в таблицю 1.

Змінене положення динамометра з вантажем масою (40 г)

• Тепер підвісьте тримач для важків з тягарцями загальною масою на позначці 5 праворуч.
• Встановіть важіль з динамометром горизонтально на позначці 10 праворуч (напрям тяги - вгору).
• Перемістіть динамометр на позначках 8, 6, 4 і 2 праворуч по черзі та виміряйте силу для кожного положення динамометра.
• Запишіть усі значення в таблицю 2 протоколу.

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