ЛР №7. Проверка условия равновесия рычага

Что проверяем

Предскажи: если сила слева больше, какое плечо должно быть больше справа? Проверь правило на реальном рычаге. Фото ImageGen — иллюстрации, результаты записывай со своей установки.

Подготовка

Нужны штатив, рычаг, три груза, динамометр, линейка и поддон. Учитель проверяет крепления. Пустой рычаг регулируют до горизонтального равновесия. При перестановке его придерживают. Каждый участник записывает свой протокол.

Что измерять

Определи нуль и цену деления приборов. Силы одного и двух грузов измерь динамометром. Плечи отсчитывай от оси до линий подвеса, переведи в метры. Пустой уравновешенный рычаг имеет скомпенсированный собственный момент.

Две конфигурации

Подвесь две нагрузки слева и одну справа. Переставляй до горизонтального равновесия, запиши F1,l1,F2,l2. До перестановки трижды отсчитай l2 первого опыта, каждый раз заново прикладывая линейку, и сохрани три числа. Во втором опыте измени оба плеча, сохранив силы. Для каждого опыта вычисли $M_1=F_1l_1$, $M_2=F_2l_2$ и сравни отношения F1/F2 и l2/l1.

Добавляем третью силу

Увеличь момент слева. Справа динамометром тяни вертикально вниз до равновесия. Измерь F3 и три плеча. Проверь, насколько близки $M_1$ и $M_2+M_3$. Не превышай предел прибора.

Почему числа различаются

Небольшое расхождение может быть связано с отсчётом, трением и балансировкой. Сохрани исходные числа, затем проверь установку и повтори. Не объявляй точное подтверждение закона только потому, что округлённые значения совпали.

Погрешность прямого измерения

Обработай три отсчёта l2, сохранённые до перестановки в первом опыте. Для одинаковых отсчётов приложение учебника задаёт Δl равной цене деления c. При l=200 мм,c=1 мм записываем (200±1) мм, относительная погрешность 0,5%. При разных отсчётах сохрани весь ряд и обсуди разброс с учителем. Половину цены деления здесь не подставляем.

Протокол и вывод

В Word есть пустые таблицы двух опытов, третьей силы и погрешности. Вывод содержит измеренные моменты, сравнение и ограничение точности. После опыта сними грузы в поддон. Если оборудования нет, реши учебные задачи ниже и подпиши работу «Анализ учебных данных».

Проверь себя

Запиши решение до открытия ключей. Учебные данные А–В для тренировки обработки, не результаты выполненного опыта. Моменты в задачах сравниваем по модулям. Для погрешности используем метод цены деления учебника РБ.

А. Учебные данные: F1=2,0 Н, l1=0,100 м, F2=1,0 Н, l2=0,201 м. Найди моменты и отношения F1/F2 и l2/l1. Объясни небольшое различие.

Б. Учебная модель: слева вниз F1=2 Н на плече 0,20 м, справа вниз F2=1 Н на 0,30 м и сила динамометра F3 на 0,10 м. Найди F3 для равновесия.

В. Три отсчёта плеча одинаковы:200 мм. Цена деления линейки 1 мм. Метод цены деления задаёт Δl=c. Запиши результат и относительную погрешность.

Новая попытка после ошибки. После исправления закрой ответы и реши: Повторные отсчёты 150 мм, цена деления 1 мм. По той же методике запиши l и εl.

Показать ответ после выполнения

Домашняя работа

Учебные данные: F1=4 Н,l1=0,09 м,F2=3 Н,l2=0,12 м. Проверь моменты и отношения.

Главное

В уравновешенном рычаге противоположные моменты близки по модулю. Для нескольких сил сравнивают суммы моментов. Данные сохраняют как измерены, вывод сопровождают оценкой точности.