Виграш у силі з Cobra SMARTsense

Схема досліду

У цьому досліді учні спостерігають за силою, яку треба прикласти, щоб підняти вантаж за допомогою рухомого блока.

Вони з'ясовують, що при підніманні легким рухомим блоком сила менша, ніж при вільному підніманні вантажу.

Звідси вони роблять висновок, що при такому способі є безпосередній виграш у силі, якщо використаний блок не важчий за вантаж, який переміщують, але зате силу треба прикладати на довшому шляху.

Попередні знання

• Учні вміють розрізняти "силу тяжіння" і "масу"
• Вони вміють користуватися одиницею сили "1 Н"
• Учні вміють самостійно складати прості пристрої та експериментально показувати, що завдяки їм потрібні сили можна зменшити

Принцип

Учні самостійно експериментують із динамометром на рухомому блоці й досліджують, змінюючи підвішену масу та вимірюючи динамометром, як зменшується потрібна сила, коли шлях, на якому діє сила, збільшується.

Зауваження: Варто обговорити з учнями "недолік": роботу, яку треба виконати, таким чином зменшити не вдається.

Навчальна мета

Сила, яку треба прикласти, зменшується тим більше, чим довший шлях, на якому діє сила

Робота ж у всіх випадках лишається (щонайменше) такою самою

Завдання

• Учні підвішують тягарці на тримач і вимірюють силу динамометром Cobra SMARTsense
• Учні закріплюють тримач тягарців на рухомому блоці й цього разу вимірюють силу на перекинутій волосіні
• Вони вимірюють шлях, на який треба перемістити динамометр, щоб підняти вантаж на певну відстань

• Учнів слід попередити, що з динамометром Cobra SMARTsense треба поводитися дбайливо.

• Зверніть увагу учнів на те, що висока штативна конструкція легко перекидається, якщо тягнути за неї надто високо.

• Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Поліспаст

Іноді бувають ситуації, коли треба зрушити особливо важкі предмети. Власної сили для цього не завжди вистачає. З одним зі способів заощадити силу ти вже познайомився - це важіль. Але не скрізь важіль можна застосувати.

Можливо, ти колись лазив по скелі й мав страхувати когось, або був на вітрильнику, де важкі щогли й вітрила рухають за допомогою тросів.

При цьому користуються так званим "рухомим блоком", щоб, наприклад, безпечно спустити на мотузці важку людину або підняти важке вітрило.

Як саме це працює, ми дослідимо в цьому експерименті.

Переміщення вантажів через рухомий блок

• Поклади 8 тягарців на тримач і виміряй силу тяжіння, підвісивши його прямо на динамометр
• Тепер закріпи тримач тягарців на рухомому блоці, через який ти перекидаєш волосінь, і виміряй силу тяжіння на кінці волосіні
• Виміряй, на скільки піднімається тримач тягарців, коли ти тягнеш динамометр угору на певну відстань

iOS

Android

Windows

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4a

Рис. 4b

Візьми шматок волосіні завдовжки приблизно 60 см і зав'яжи на одному кінці невелику петлю.

Просунь другий кінець крізь вушко і зав'яжи міцний вузол, як видно на рис. 4a.

Вкрути кріпильний болт у подвійну муфту на штативному стрижні (рис. 4b).

Тримай динамометр гаком донизу й установи його на нуль. Після цього вимкни "Вимірювання за натисканням кнопки" і перейди у вікно з аналоговим показом.

Рис. 6

Волосінь легко зісковзує з блока, стеж за тим, щоб вона завжди лежала правильно в жолобку!

Завдання 1

Поклади 8 прорізних тягарців на тримач. Маса тепер становить 90 г.

Підвісь маленький блок разом із тягарцями на стрижень тримача, як на рис. 6.

Виміряй динамометром силу тяжіння всієї підвішеної маси й запиши її на аркуші паперу.

Рис. 7

Завдання 2

Тепер підвісь тримач із 8 прорізними тягарцями на гак блока. Проведи волосінь знизу вздовж блока (між блоком і гаком) і тримай другий кінець волосіні вгору. Начепи петлю волосіні на динамометр. Тримай динамометр так, щоб блок із тримачем тягарців висів над столом, як на рис. 7.

Перейди у вікно діаграми й запусти вимірювання. Повільно тягни динамометр угору, доки не піднімеш вантаж приблизно на 10 см. Спостерігай при цьому за силою на динамометрі й за відстанню, на яку тобі довелося перемістити динамометр, і запиши обидві відстані.