Правило моментов. Условие равновесия рычага

Применение рычага. Лабораторная работа

На этом уроке закрепляем правило рычага экспериментально.

Лабораторная работа: проверка условия равновесия рычага

Цель: экспериментально проверить условие равновесия рычага.

Оборудование:

• рычаг на штативе
• набор грузов
• линейка

Ход работы

1. Уравновесьте рычаг в горизонтальном положении (перемещая гайки на концах рычага).

2. Подвесьте груз массой $m_1$ на левое плечо на расстоянии $l_1$ от оси.

3. Подбирайте груз массой $m_2$ на правом плече так, чтобы рычаг вернулся в равновесие. Запишите $l_2$.

4. Вычислите силы $F_1 = m_1 g$ и $F_2 = m_2 g$.

5. Проверьте условие равновесия: $F_1 l_1 = F_2 l_2$.

6. Повторите опыт с другими грузами и плечами.

Пример таблицы

Вывод

Если $F_1 l_1 \approx F_2 l_2$ (с учётом погрешности), опыт подтверждает условие равновесия рычага.

Применение рычагов в жизни

• ножницы — два рычага с общей осью: короткие лезвия и длинные ручки дают выигрыш в силе
• кусачки — для перекусывания проволоки
• гвоздодёр — длинное плечо даёт большой выигрыш в силе
• тачка строительная — груз ближе к колесу (оси), длинные ручки
• руль автомобиля — колесо-рычаг
• тормозная педаль автомобиля
• весы рычажные — измерение массы через моменты

«Золотое правило» механики

Все простые механизмы подчиняются «золотому правилу» механики:

Сколько раз выигрываем в силе — во столько же раз проигрываем в расстоянии.

Работа при этом не меняется (без учёта трения): $A_1 = A_2$.

Например, если рычаг даёт выигрыш в силе в 6 раз, то точка приложения меньшей силы проходит путь в 6 раз больше.

Вопросы для самопроверки

1. Опишите порядок выполнения лабораторной работы с рычагом.
2. Как проверить условие равновесия рычага?
3. Какие рычаги вы используете в быту?
4. Сформулируйте «золотое правило» механики.
5. Можно ли с помощью простого механизма совершить меньше работы?