Загальна інформація
Застосування
Додавання 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 цього досліду попередні знання не потрібні.
Принцип
Дослідити, як знайти рівнодійну двох сил, лінії дії яких не паралельні.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Завдання
За допомогою динамометра можна показати, що рівнодійну двох сил, які діють не паралельно, можна знайти побудовою.
- Визначення рівнодійної за виміряними значеннями і
- Розуміння графічної побудови з паралелограмом
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 | Гачок на магнітному тримачі | 02151-03 | 1 |
| 3 | Торсійний динамометр, 2 Н/4 Н | 03069-03 | 2 |
| 4 | Масштабна лінійка для демонстраційної дошки | 02153-00 | 1 |
| 5 | Гвинтова пружина, 20 Н/м | 02222-00 | 1 |
| 6 | Кутовий диск, магнітний | 08270-09 | 1 |
| 7 | Лабораторний маркер, змивний, чорний | 46402-01 | 1 |
| 8 | Струбцина | 02014-00 | 2 |
Складання та виконання
Складання
- Насадити гачок на магнітному тримачі біля верхнього краю демонстраційної дошки і повісити на гачок гвинтову пружину
- Обидва динамометри розмістити під нею так, щоб шнури натягу, зачеплені за нижній кінець гвинтової пружини, трохи провисали
- Відрегулювати обидва динамометри, а потім перемістити їх так, щоб гвинтова пружина розтягнулася, наприклад приблизно на 7 см. Кутовий диск покласти на демонстраційну дошку так, щоб його центр був точно за нижнім кінцем гвинтової пружини (рис. 1)
Рисунок 1
Виконання (1/2)
Рисунок 2
- Зчитати сили і , які показують динамометри, і виміряти кути і , які їхні лінії дії утворюють із перпендикуляром до горизонталі кутового диска
- Результати записати до таблиці 1
- Змінити положення динамометрів, але не положення кутового диска, і визначити відповідні значення і та відповідні їм і (включно з випадком і = 90°); перед кожним вимірюванням стежити, щоб нижній кінець гвинтової пружини (точка прикладання сил) був над центром кутового диска; виміряні значення занести до таблиці 1
Виконання (2/2)
- Після останнього налаштування прибрати один динамометр, а другим виміряти силу , потрібну для розтягу
гвинтової пружини до центру кутового диска, і записати значення - Для другої серії дослідів задати інший розтяг гвинтової пружини, наприклад приблизно 10 см, вибрати різні кути для і і занести значення до таблиці 2; наприкінці знову визначити
- Для графічного опрацювання прибрати обидва динамометри і за допомогою кутового диска, масштабної лінійки та
маркера побудувати на демонстраційній дошці паралелограм сил для одного з досліджених випадків (рис. 2)
Опрацювання результатів (1/3)
З таблиць 1 і 2 видно, що сума значень і завжди більша за значення і тим більша, чим більший кут між силами і .
і у кожному разі спричиняють таку саму дію, як сила ; тому називають рівнодійною , а і - її складовими.
Опрацювання результатів (2/3)
можна знайти як діагональ паралелограма сил, сторони якого утворені складовими, зображеними в тому самому масштабі.
Дві сили, лінії дії яких перетинаються, тобто мають спільну точку прикладання, можна замінити однією силою. Її можна знайти побудовою або обчисленням.
Опрацювання результатів (3/3)
Варто, щоб учні одночасно будували у своїх зошитах той самий паралелограм сил, який учитель креслить на демонстраційній дошці.
Окремий випадок α1 + α2 = 90° передбачено для того, щоб учні могли перевірити результати вимірювань обчисленням на одному прикладі навіть без знань з тригонометрії.
Ще одним завданням може бути графічна перевірка решти вимірювань.
Знімати точну серію вимірювань у цьому досліді не обов'язково. Можна обмежитися й одноразовим вимірюванням F1, F2, α1 і α2 та за цією четвіркою значень побудувати паралелограм сил. Але тоді слід якісно показати, що складові можуть утворювати будь-які кути й через це мати різні значення.