Загальна інформація
Застосування
Напрям сил
Сила показує, наскільки сильно тіло рухається або деформується.
Сили - це напрямлені (векторні) величини:
Якщо на тіло діють дві сили, то ці складові сили векторно додаються в одну рівнодійну силу. Так звану рівнодійну можна знайти обчисленням або побудовою.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Для досліду попередні знання не потрібні.
Принцип
Показати, як додаються сили, що мають однакову лінію дії та однаковий чи протилежний напрям.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
За допомогою динамометра можна показати, що рівнодійну двох сил з однаковою лінією дії можна знайти обчисленням.
Завдання
- Визначення рівнодійної за виміряними значеннями і
- Розуміння різниці між силами однакового і протилежного напряму
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Магнітна демонстраційна дошка PHYWE зі штативом, демо з фізики | 02150-00 | 1 |
| 2 | Торсійний динамометр, 2 Н/4 Н | 03069-03 | 2 |
| 3 | Масштабна лінійка для демонстраційної дошки | 02153-00 | 1 |
| 4 | Стрілка для демонстраційної дошки, 4 шт. | 02154-01 | 1 |
| 5 | Тримач для прорізних тягарців | 02204-01 | 1 |
| 6 | Прорізний тягарець, сріблясте бронзування, 10 г | 02205-03 | 2 |
| 7 | Прорізний тягарець, сріблясте бронзування, 10 г | 02205-03 | 2 |
| 8 | Прорізний тягарець, сріблясте бронзування, 50 г | 02206-03 | 1 |
| 9 | Прорізний тягарець, сріблясте бронзування, 50 г | 02206-03 | 1 |
| 10 | Лабораторний маркер, змивний, чорний | 46402-01 | 1 |
| 11 | Струбцина | 02014-00 | 2 |
Складання та виконання
Складання (1/2)
Складання 1
- Установити один динамометр посередині демонстраційної дошки і відрегулювати його
- Підвісити до динамометра тримач із прорізними важками (4 × 10 г, 3 × 50 г); виміряти показану силу (FG) і записати (1)
- Другий динамометр розмістити над першим так, щоб його шнур натягу (майже!) торкався ролика першого динамометра; відрегулювати динамометр і зачепити шнур натягу за тримач для важків
Рисунок 1
Складання (2/2)
Складання 2
- Установити один динамометр (діапазон вимірювання 4 Н) біля верхнього краю демонстраційної дошки і відрегулювати
- Підвісити тримач із прорізними важками (4 × 10 г, 4 × 50 г); показану силу (FG)записати (1)
- Другий динамометр (діапазон вимірювання 2 Н) розмістити відповідно до рис. 1, зачепити шнур натягу за тримач для важків і відрегулювати динамометр
Рисунок 2
Виконання (1/2)
- Переміщати другий динамометр угору, доки він не покаже 0,5 Н (F2) (рис. 2); зчитати силу (F1), яку тепер показує перший динамометр, і записати обидві сили (2)
- Маркером і за допомогою масштабної лінійки накреслити вектори сил для , і (довжини пропорційні до їхніх значень)
Рисунок 3
Виконання (2/2)
- Переміщати динамометр (2 Н) вниз, доки він не покаже силу 1,5 Н (F2)
- Зчитати силу (F1), яку показує верхній динамометр (4 Н); записати F1 і F2(2)
- Накреслити вектори сил і далі діяти як у досліді 1 (пор. рис. 4)
Рисунок 4
Опрацювання результатів (1/3)
Опрацювання результатів 1
Порівняння сил показує, що спрямована вгору сила, яка виникає внаслідок додавання значеньF1іF2, урівноважує силу тяжінняFG. Цю силу називають рівнодійноюFR. Отже,
= +
а в цьому окремому випадку FR урівноважує силу FG;
= + =
Сили, що лежать на одній лінії дії й напрямлені однаково, додають так: додають їхні значення.
Опрацювання результатів (2/3)
Опрацювання результатів 2
Порівняння сил дає тут:
= - =
Сили, що лежать на одній лінії дії й напрямлені протилежно, додають так: віднімають їхні значення одне від одного.
Опрацювання результатів (3/3)
Примітка:
Сили - векторні величини. Якщо дві сили прикладені одночасно в одній точці, то маємо:
= +
Графічно рівнодійну знаходять, прикладаючи вектори сил один до одного, а в досліджених на досліді випадках її значення дістають додаванням або відніманням значень складових і .
Через співвідношення наведені виміряні значення неточні на 2%. Проте для цього досліду така точність достатня.