Виграш у силі та зміна напрямку

Схема досліду

У цьому досліді учні спостерігають, яку силу треба прикласти, щоб підняти вантаж за допомогою нерухомого й рухомого блоків.

При цьому вони з'ясовують, що тут в одному пристрої поєднано обидві переваги попередніх дослідів, у кожному з яких був лише один блок.

Звідси вони роблять висновок: за такого способу є прямий виграш у силі, а до того ж зміна напрямку сили в певних випадках додатково полегшує переміщення вантажу.

Попередні знання

Учні вміють розрізняти «силу тяжіння» і «масу». Вони вміють користуватися одиницею сили (Н) . Учні вміють самостійно збирати прості пристрої та показувати на досліді, що завдяки їм потрібну силу можна зменшити.

Принцип

Учні самостійно проводять досліди з динамометром на установці з рухомого й нерухомого блоків.

Підвішуючи вантажі та вимірюючи динамометром, вони досліджують, як зменшується потрібна сила, коли шлях, на якому діє сила, стає довшим, а також можливість змінювати напрямок сили нерухомим блоком.

Навчальна мета

Що довший шлях, на якому діє сила, то менша потрібна сила, але робота в усіх випадках залишається (щонайменше) такою самою. Нерухомий блок дає змогу змінювати напрямок сили.

Завдання

• Учні кладуть тягарці на тримач для тягарців і чіпляють його до рухомого блоку
• Учні вимірюють силу на волосіні за нерухомим блоком
• Вони порівнюють результат із вимірюванням із попереднього досліду (без нерухомого блоку)

• Учнів слід попередити про небезпеку різкого відскакування навантаженої гвинтової пружини.

• Зверніть увагу учнів на те, що високий штатив легко перекинути, якщо тягнути за нього надто високо.

• До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.

Поліспаст

Будівельний кран

У попередньому досліді ти вже дізнався, які переваги має рухомий блок у багатьох побутових справах - наприклад, у тросових системах на вітрильниках чи будівельних кранах.

Але в тому досліді, щоб підняти вантаж угору, тобі теж доводилося тягнути мотузку вгору.

Проте для багатьох застосувань зручно, коли ти сам можеш вибрати напрямок, у якому тягнути, і при цьому потрібно менше сили. Для цього рухомий блок можна поєднати з нерухомим - саме таку установку ми й дослідимо ближче в цьому експерименті.

Переміщення вантажу через рухомий і нерухомий блоки

• Поклади 8 тягарців на тримач для тягарців і почепи його на гак рухомого блоку
• Тепер закріпи динамометр на кінці волосіні за нерухомим блоком і виміряй силу
• Виміряй, на скільки піднімається тримач для тягарців, коли ти тягнеш динамометр донизу на певну відстань
• Порівняй свої результати з результатами попереднього досліду

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Закріпи подвійну муфту на самому верху штативного стрижня.

Встав великий блок у стрижень для блоку.

Візьми шматок волосіні завдовжки приблизно 110 см. На одному кінці зав'яжи маленьку петлю, а на другому - трохи більшу, таку, щоб налазила на стрижень для блоку.

Начепи волосінь більшою петлею на стрижень і вкрути стрижень заднім кінцем у подвійну муфту. Блок при цьому далеко від подвійної муфти, а волосінь висить на стрижні, як на рис. 4.

Перед вимірюваннями встанови динамометр на нуль у положенні «догори дриґом» (рис. 5).

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6

Тепер протягни волосінь спочатку через малий, а потім через великий блок, як на рис. 6.

Поклади 8 прорізних тягарців на тримач для тягарців.

Почепи тримач для тягарців на гак малого блоку.

Зачепи динамометр за петлю волосіні й легенько потягни його донизу, доки малий блок і тримач для тягарців не повиснуть у повітрі.

Рис. 7

Переконайся, що волосінь лежить на обох блоках. Найкраще робити це вдвох. Одна людина тримає динамометр, а друга обережно ставить малий блок на волосінь і потім кладе волосінь на великий блок. Після цього установка має виглядати як на рис. 7.

Тепер повільно тягни динамометр донизу.

Стеж при цьому за тримачем для тягарців і виміряй силу на динамометрі.