Оборудование: штатив с закреплённой на нем осью, рычаг, набор грузов, динамометр, линейка. Правила техники безопасности. Внимательно прочитайте правила и распишитесь в том, что обязуетесь их выполнять.
Не раскручивайте рычаг. Не роняйте и не бросайте грузы.
Ход работы
Рассмотрите измерительные приборы, находящиеся у вас на столе. Определите цену их деления.
2. Уравновесьте с гаек рычаг в горизонтальном положении.
3. Подвесьте в произвольной точке одного из плеч рычага груз массой 102 г (или несколько грузов).
4. В произвольном месте другого плеча рычага прикрепите динамометр и измерьте силу F, необходимую для удержания рычага в равновесии в горизонтальном положении.
5. С динамометра измерьте вес груза (грузов) Р .
6. Измерьте плечи L1 и L2 действующих сил.
7. Повторите действия согласно пунктам 3-6 несколько раз, изменяя как количество грузов, так и плечи сил. Результаты измерений запишите в таблицу.
8. Вычислите числовые значения моментов сил F и Р.
М1 = Р * L1, М 2 = Р * L2.
Запишите значения моментов сил в таблицу.
9. Сравните во всех опытах М1 и М2 и сделайте соответствующий вывод.
10. Проверьте для каждого опыта соотношение
11. Результаты вычислений запишите в таблицу. Сравните левую и правую части равенства. Сделайте вывод
Экспериментальное задание. С установки, которую вы использовали в лабораторной работе, измерьте массу какого-нибудь тела. Опишите опыт.
Контрольные вопросы:
Что называют плечом силы?
Какую физическую величину называют моментом силы?
Каково условие равновесия тела, имеющего закреплённую ось вращения?
Что такое рычаг? Какое свойство рычага вы экспериментально выяснили?
Скольжение начнется, когда сила, действующая на палец, сравняется с силой трения. Линейка давит на пальцы с разной силой, т. к. лежит несимметрично. Коэффициент трения покоя примерно одинаков, но сила трения пропорциональна еще и весу (силе давления линейки на палец) . Поэтому скользить будет только один палец. Медленность движения обеспечивает примерную компенсацию силы трения до 0 и движение без ускорения. По мере продвижения точки опоры к середине линейки, действующая на опору сила веса будет увеличиваться. В какой-то момент сила трения скольжения сравняется с силой трения покоя на втором пальце - там тоже начнется скольжение. Но трение скольжения чуть меньше трения покоя, поэтому мы уменьшим силу, действующую на палец (чтобы сохранить медленность и равномерность движения) . При этом скольжение по первому пальцу прекратится, а линейка будет скользить только по второму пальцу и т. д.
То есть причина в изначально несимметричном положении линейки (или чуть разных коэффициентах трения в точках опоры) и в том, что трение скольжения меньше трения покоя при том же весе.
m = 30 кг.
g = 10 м/с2.
а = 0 м/с2.
∠α = 30°.
μ = 0,5.
Fт - ?
Запишем 2 закон Ньютона в векторной форме для вытаскивания ящика по наклонной плоскости: m * a = Fт + m * g + N + Fтр, где Fт – сила, с которой тянут тело вверх, направленная вдоль наклонной плоскости, m * g - сила тяжести, N - сила реакции поверхности наклонной плоскости, Fтр - сила трения.
Так как по условию задачи его тянут равномерно а = 0 м/с2, то формула 2 закона Ньютона примет вид: : 0 = Fт + m * g + N + Fтр. Действие всех сил на тело скомпенсированы.
Запишем 2 закон Ньютона для проекций на координатные оси:
ОХ: 0 = Fт - Fтр - m * g * sinα.
ОУ: 0 = - m * g * cosα + N.
Fт = Fтр + m * g * sinα.
N = m * g * cosα.
Силу трения ящика о наклонную плоскость Fтр выразим формулой: Fтр = μ * N = μ * m * g * cosα.
Сила Fт, с которой тянут ящик, будет определяться формулой: Fт = μ * m * g * cosα + m * g * sinα = m * g (μ * cosα + sinα).
Fт = 30 кг * 10 м/с2 * ( 0,3 * 0,866 + 0,5) = 228 Н.
ответ: для равномерного втаскивания ящика по наклонной плоскости необходимо приложить силу Fт = 228 Н.