Загальна інформація
Застосування
У цьому досліді учні можуть побачити, як блоки полегшують піднімання вантажів: нерухомим блоком силу тяжіння можна перенаправити, двома блоками - зменшити вдвічі.
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 досліді тягарці піднімають проти сили тяжіння Землі в різних схемах досліду й спостерігають, як за допомогою блоків можна змінювати напрямки сили і як за допомогою систем блоків можна піднімати тягарці з меншим зусиллям.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Учні дізнаються, як можна використовувати блоки, щоб змінювати напрямки сили та заощаджувати зусилля.
Завдання
У цьому демонстраційному досліді досліджують, як за допомогою блоків можна перенаправити напрямок сили, потрібної, щоб підняти тягарець, і спостерігають, як тягарець піднімати легше, якщо завести його в систему блоків.
Після цього описують фізичні закономірності досліджених систем блоків.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія
Під фізичним блоком розуміють круглий диск, який може якомога менше тертися обертатися навколо свого центра. Провівши ланцюг або трос через диск, можна змінити напрямок тяги при механічній роботі. Це дає змогу ефективніше використовувати силу тяги, бо системи блоків усувають втрати через невигідні напрямки тяги та кути.
Крім того, розрізняють нерухомі й рухомі блоки. Нерухомі блоки закріплені у своєму положенні й слугують для зміни напрямку тяги. У рухомих блоків, навпаки, положення залежить від поточної сили тяги на тросі, бо вони лежать у тросі вільно. Кожен рухомий блок у системі блоків зменшує потрібну силу тяги вдвічі.
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 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=250 мм, d = 10 мм | 02031-00 | 1 | 4 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 | 5 | Штативний стрижень, нерж. ст., з отвором, l=100 мм | 02036-01 | 1 | 6 | Тримач для динамометра | 03065-20 | 1 | 7 | Динамометр, прозорий, 2 Н | 03065-03 | 1 | 8 | Тримач для прорізних тягарців, 10 г, конструкція PHY | 02204-00 | 1 | 9 | Прорізний тягарець, чорне лакове покриття, 10 г, конструкція PHY | 02205-01 | 4 | 10 | Прорізний тягарець, чорне лакове покриття, 50 г, конструкція PHY | 02206-01 | 1 | 11 | Блок рухомий, d = 65 мм, з вантажним гаком | 02262-00 | 1 | 12 | Блок, рухомий, d=40 мм, з гаком | 03970-00 | 1 | 13 | Рулетка, l=2 м | 09936-00 | 1 | 14 | Волосінь, на котушці, d = 0,7 мм, 20 м | 02089-00 | 1 |
|---|
Складання та виконання
Складання (1/2)
Перша частина досліду: вимірювання сили
1.Динамометр спершу юстують для роботи вертикально донизу.
Для цього відкручують гвинт на підвісному гачку й повертають гачок доти, доки позначка показу не стане точно на нуль.
2. Потім його закріплюють на штативі за допомогою тримача для динамометра, як на рис. 1.
Рисунок 1
Складання (2/2)
Друга частина досліду: вимірювання шляху
1.Тепер динамометр знімають, а тримач тягарців (100 г) знову закріплюють на волосіні, що йде через нерухомий блок (рис. 2).
2. Тримач тягарців має стояти на поверхні стола, а волосінь має бути натягнута.
3. Нерухомий блок ставлять так, щоб його позначка вказувала праворуч. У цьому місці на волосіні зав'язують вузол.
Рисунок 2
Виконання (1/2)
Рисунок 3
Перша частина досліду: вимірювання сили
1. Підвішують тримач тягарців масою m = 100 г (це тримач + 4 прорізні тягарці по 10 г + 1 прорізний тягарець 50 г) і вимірюють силу.
2. Для дальших вимірювань динамометр тепер юстують ‚догори дриґом'.
3. За рис. 3 закріплюють на штативі нерухомий блок, чіпляють тримач тягарців (100 г) і динамометр і знову вимірюють силу.
Виконання (2/2)
Рисунок 4
4. Наостанок дослід перебудовують за рис. 4: тепер волосінь іде через рухомий блок і нерухомий блок. Тримач тягарців (100 г) підвішують на рухомий блок і знову вимірюють силу.
Друга частина досліду: вимірювання шляху
1. Тепер тягнуть за вільний кінець волосіні так, щоб вантаж піднявся на 40 см, і вимірюють довжину волосіні між вузлом-позначкою і правим боком нерухомого блока.
2. Описане вимірювання повторюють, коли волосінь іде через нерухомий і рухомий блоки.
Опрацювання результатів (1/6)
Спостереження
Опрацювання результатів (2/6)
Питання
Опрацювання результатів (3/6)
Вставте слова в тексті в потрібне місце Розрізняють два різні види блоків. Нерухомим блоком можна змінити ____. Завдяки цьому зменшується ____ через невигідні кути тяги, і за того самого зусилля виконується більша механічна робота. Рухомі блоки зменшують потрібну ____ вдвічі, бо рівномірно розподіляють протидійну силу на обидва кінці троса.
Опрацювання результатів (4/6)
Тягарець із силою тяжіння 1 кН піднімають системою блоків із двох нерухомих і двох рухомих блоків. Якою є потрібна сила тяги? Потрібна сила тяги дорівнює ____ Н.
Опрацювання результатів (5/6)
Скільки рухомих блоків потрібно системі блоків, щоб потрібна сила тяги для піднімання вантажу становила лише 12,5% від сили тяжіння вантажу? Системі блоків потрібно для цього ____ рухомі блоки.
Опрацювання результатів (6/6)
Опрацювання результатів
Нерухомий блок при переміщенні вантажу лишається на своєму місці. Сила, якою піднімають вантаж, точно дорівнює силі тяжіння вантажу. Зате силу можна перенаправити в інший бік, з якого тягнути зручніше.
Рухомий блок рухається по тросу, на якому він підвішений. У цьому досліді він поєднаний із нерухомим блоком. Сила вантажу розподіляється на обидва кінці троса й через це зменшується вдвічі. Зате шлях, потрібний для піднімання вантажу, подвоюється.