Загальна інформація
Застосування
У цьому досліді треба виміряти дію двостороннього важеля. У двостороннього важеля точка обертання лежить між обома плечима: плече сили й плече навантаження лежать з різних боків (приклад - гойдалка).
Схема досліду
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Учні мають бути обізнані з основними поняттями сили та пов'язаними з нею фізичними величинами.
Принцип
У цьому демонстраційному досліді гойдалку з одного боку навантажують силою тяжіння на сталій відстані від точки обертання і спостерігають, яка сила тяжіння потрібна на різних відстанях від точки обертання з іншого боку, щоб створити рівновагу.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Учні дізнаються, як діє важіль.
Завдання
Досліджують, яка сила тяжіння потрібна залежно від відстані до точки обертання, щоб зрівноважити силу тяжіння на сталій відстані від точки обертання.
Із цього виводять твердження про фізичний важіль.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія
Фізичним важелем називають тверде тіло, яке може обертатися навколо нерухомої точки обертання. Якщо навантажити важіль з одного боку, це створює обертальний момент, і важіль повертається найкоротшим шляхом, доки вантаж не досягне своєї найнижчої точки.
Якщо тепер навантажити протилежний бік, це створює обертальний момент в інший бік, який протидіє початковому моменту. Отже, можна створити рівновагу.
Крім того, справджується:
Робота , яку виконує один бік важеля, дорівнює , де - це сила тяжіння, а - відстань від сили тяжіння до точки обертання. Отже, менша сила тяжіння може виконати ту саму роботу, що й більша сила тяжіння, якщо вона закріплена далі від точки обертання.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 | 2 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=600 мм, d = 10 мм | 02037-00 | 1 | 3 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 | 4 | Важіль | 03960-00 | 1 | 5 | Утримувальний болт | 03949-00 | 1 | 6 | Динамометр, прозорий, 2 Н | 03065-03 | 1 | 7 | Тримач для прорізних тягарців, 10 г, конструкція PHY | 02204-00 | 1 | 8 | Прорізний тягарець, чорне лакове покриття, 10 г, конструкція PHY | 02205-01 | 4 | 9 | Прорізний тягарець, чорне лакове покриття, 50 г, конструкція PHY | 02206-01 | 1 |
|---|
Складання та виконання
Складання
1.Оскільки динамометр у цьому досліді використовують «догори дном», його юстують саме в цьому положенні.
Для цього послаблюють гвинт на гачку підвісу і повертають гачок доти, доки позначка покажчика не стане точно на нуль.
2.Потім тримач тягарців із масою m = 100 г (це тримач + 4 прорізні тягарці по 10 г + 1 прорізний тягарець 50 г) підвішують з лівого боку важеля на позначку 10, а динамометр - з правого боку важеля також на позначку 10.
Рисунок 1
Виконання
1. Щоб виміряти силу, важіль потягуванням за динамометр приводять у горизонтальне положення і зчитують значення.
2. Тепер динамометр по черзі підвішують на позначки 8, 6, 4 і 2 і для кожного з положень вимірюють силу.
Опрацювання результатів (1/6)
Спостереження
Сила
Опрацювання результатів (2/6)
Питання
Опрацювання результатів (3/6)
Вставте слова в тексті в потрібне місце ____ і так звана дія важеля дають змогу рухати важкі предмети з невеликим зусиллям. Основа цього в тому, що виконана робота залежить не лише від ____, яка діє, а й від її відстані до ____. Особливо добре цей ефект видно на ____, який переносить важкі будівельні вантажі довгим плечем навантаження.
Опрацювання результатів (4/6)
Припустімо, важіль з одного боку навантажено силою тяжіння 100 ньютонів. Ця сила діє на відстані одного метра від точки обертання. На якій відстані від точки обертання з іншого боку треба прикласти силу тяжіння 25 ньютонів, щоб важіль був у рівновазі? Зрівноважувальна сила тяжіння 25 ньютонів має діяти на відстані ____ метрів, щоб важіль був у рівновазі.
Опрацювання результатів (5/6)
Припустімо, важіль з одного боку навантажено силою тяжіння 250 ньютонів. Ця сила діє на відстані двох метрів від точки обертання. Якою має бути сила тяжіння, що діє з іншого боку на відстані п'яти метрів від точки обертання, щоб важіль був у рівновазі? Зрівноважувальна сила тяжіння має дорівнювати ____ ньютонів, щоб важіль був у рівновазі.
Опрацювання результатів (6/6)
Опрацювання результатів
За допомогою важеля можна підсилювати сили.
Що довше плече сили, то менше сили потрібно, щоб підняти вантаж.
Інші приклади з побуту - затягування велосипедної гайки гайковим ключем, підважування кришки банки з фарбою, яка міцно прилипла, або розподіл ваги на гойдалці.