Лабораторная работа «Изучение равновесия тела под действием нескольких сил»
Цель работы: Убедиться в правильности первого и второго условий равновесия.
Теоретическая часть
Для равновесия твёрдого тела необходимо и достаточно выполнение двух условий:
1) векторная сумма внешних сил, действующих на тело, должна быть равна нулю: 
2) алгебраическая сумма моментов сил, действующих на твёрдое тело, относительно оси вращения должна быть равна нулю:
M1 + M2 +... = 0.
Момент силы считается положительным, если сила вызывает вращение против часовой стрелки, и отрицательным, если сила вызывает вращение по часовой стрелке.
Оборудование
Три динамометра, небольшое колечко, набор грузиков, планка с отверстиями, штатив, транспортир.
Порядок выполнения работы
Проверьте первое условие равновесия.
1. Укрепите конец одного из динамометров (рис. Л.5). Второй его конец зацепите за кольцо.
2. Зацепите два других динамометра за это же кольцо и тяните таким образом, чтобы два последних динамометра образовывали прямой угол. Когда кольцо станет неподвижным, снимите показания динамометров.
3. Повторите опыт, стараясь расположить динамометры так, чтобы угол между ними был 120°. Снимите показания динамометров.
4. Запишите результаты измерений в таблицу 8.
| Номер опыта | F1, H | F2, H | F3, H |
5. Рассчитайте равнодействующую сил F2 и F3: 
. Сравните полученное значение со значением F1. Сделайте вывод.
6. Нарисуйте три силы под углом 120°. Убедитесь в том, что при равновесии эти силы равны.
Проверьте второе условие равновесия.
1. Возьмите планку с отверстиями (рис. а) и закрепите её на штативе.
2. С одной стороны от точки закрепления на расстоянии l1 = 4 см подвесьте грузик массой m1.
|
|
3. Подвешивайте меньший грузик массой m2 с другой стороны на разных расстояниях l2 до тех пор, пока планка не установится горизонтально. Запишите значения масс грузиков и расстояний от точки закрепления планки до грузиков в таблицу 9.
4. К первому грузику на левой стороне планки подвесьте ещё один грузик массой m3.
5. С правой стороны подвесьте ещё один грузик массой m4 на таком расстоянии l4, чтобы планка опять вернулась в горизонтальное положение. Запишите все значения в таблицу 9.
| Номер опыта | m1, г | ℓ1, см | m2, г | ℓ1, см | m3, г | ℓ1, см | m4, г | ℓ1, см |
При подвешивании грузика на планку действует сила давления крючка (рис. Л.6, б). Эта сила давления по третьему закону Ньютона равна силе, действующей на крючок, которая, в свою очередь, равна силе тяжести, так как грузик находится в состоянии равновесия. Поэтому при расчётах можно использовать силу тяжести грузика.
По данным таблицы 9 вычислите сумму моментов сил, действующих на планку и алгебраическую сумму сил, действующих на планку.
Сделайте вывод.
Контрольные вопросы:
1. Что такое момент силы?
2. Если силы, действующие на тело, направлены под острым углом, может ли тело находится в равновесии? (ответ обоснуйте)
3. Если на тело действуют две силы, одна из которых направлена по линии, проходящей через ось вращения, может ли это тело находится в равновесии? (ответ обоснуйте)
4. Что такое равновесие тела?
5. Если линейка расположена не горизонтально, но она неподвижна, можно ли утверждать, что она находится в положении равновесия? (ответ обоснуйте)
|
|
6. Если наклонить линейку, как изменится плечо силы, действующей на линейку со стороны крючка, на который подвешен груз?
