Виграш у силі і зміна напрямку з Cobra SMARTsense

Схема досліду

Учні спостерігають у цьому досліді силу, яку треба прикласти, щоб підняти масу за допомогою нерухомого й рухомого блоків.

При цьому вони встановлюють, що тут обидві переваги попередніх дослідів, у кожному з яких був один блок, поєднані в одному пристрої.

Із цього вони роблять висновок, що при такому способі є безпосереднє виграш у силі, а додатково завдяки зміні напрямку сили в певних випадках застосування є ще одне полегшення при перенесенні вантажу.

Попередні знання

• Учні вміють розрізняти «силу тяжіння» і «масу»
• Вони вміють застосовувати одиницю сили «1 Н»
• Учні вміють самостійно збирати прості пристрої і показувати на досліді, що з їхньою допомогою можна зменшити потрібні сили

Принцип

Учні самостійно експериментують із динамометром на установці з рухомого й нерухомого блоків.

При цьому, підвішуючи маси й вимірюючи динамометром, вони досліджують зменшення потрібної сили, коли шлях, на якому діє сила, довшає, а також можливість змінювати напрямок сили нерухомим блоком.

Навчальна мета

• Потрібна сила тим менша, що довшим стає шлях, на якому діє сила, але робота в усіх випадках лишається (щонайменше) такою самою
• Нерухомий блок дає змогу змінювати напрямок сили

Завдання

• Учні підвішують тягарці на тримач тягарців і закріплюють його на рухомому блоці
• Учні вимірюють силу на шнурі за напрямним блоком
• Вони порівнюють результат із вимірюванням із попереднього досліду (без напрямного блока)

• Слід звернути увагу учнів на те, що з динамометром Cobra SMARTsense треба поводитися обережно.

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

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

Поліспаст

Будівельний кран

У попередньому досліді ти вже дізнався, які переваги має рухомий блок у багатьох сферах побуту, наприклад у канатних передачах на вітрильниках чи будівельних кранах.

У тому досліді тобі, однак, доводилося тягнути за канат угору, щоб масу теж рухати вгору.

Для багатьох застосувань, однак, вигідно, коли ти можеш сам визначати напрямок, у якому треба тягнути, і все ж потребуєш менше сили. Для цього рухомий блок можна поєднати з нерухомим, і саме цю установку ми докладніше дослідимо в цьому досліді.

Рух мас через рухомий і нерухомий блок

• Поклади 8 тягарців на тримач тягарців і підвісь його на гак рухомого блока
• Тепер закріпи динамометр на кінці шнура за напрямним блоком і виміряй силу тяжіння
• Виміряй, на скільки тримач тягарців рухається вгору, коли ти тягнеш динамометр на певну відстань униз
• Порівняй свої результати з результатами попереднього досліду

iOS

Android

Windows

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Закріпи подвійну муфту в самому верху штативного стрижня.

Встав великий блок у стрижень.

Візьми шматок шнура завдовжки приблизно 110 см. На одному кінці зав'яжи невелику петлю, а на другому - трохи більшу петлю, яка проходить навколо стрижня для блока.

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

Рис. 5

Тримай динамометр гачком угору і вибери «Встановити на нуль».

Вимкни «Вимірювання за натисканням кнопки» і перейди у вікно діаграми.

Тепер проведи шнур спершу крізь малий, а потім крізь великий блок, як на рис. 5.

Поклади 8 прорізних тягарців на тримач тягарців.

Підвісь тримач тягарців на гак малого блока.

Підвісь динамометр у петлю шнура і легко потягни його вниз, доки малий блок і тримач тягарців не повиснуть трохи в повітрі.

Рис. 6

Переконайся, що шнур лежить на обох блоках. Найкраще робити це удвох. Один міцно тримає динамометр, другий обережно кладе малий блок на шнур і потім перекидає шнур через великий блок. Після цього установка має виглядати, як на рис. 6.

Запусти вимірювання.

Тепер повільно тягни динамометр униз.

Зупини вимірювання, коли тримач тягарців дійде вгору до блока або коли ти торкнешся динамометром стола.

Поспостерігай за силою, виміряною під час тягнення.