ЛР №8. Изучение неподвижного и подвижного блоков

Прогноз

Предскажи, какой блок даст выигрыш в силе. Запиши ответ до измерения. Идеальные значения 1 и 2 — ориентир модели; они не должны подменять реальные отсчёты.

Приборы и безопасность

Приготовь блоки, штатив, нить, четыре груза, динамометр, линейку и поддон. Учитель проверяет крепления. Грузы поднимай на 10–15 см, без рывков, пальцы вне жёлоба. Не превышай предел прибора.

Исходный вес

Проверь нуль и цену деления. Напрямую измерь P для 1,2,4 грузов и вес подвижного блока. P в таблице означает вес только грузов. В группе меняйте роли, но каждый сохраняет свой протокол.

Закреплённая ось

Нить перекинута через закреплённый блок, на одной стороне груз, на другой динамометр. Сними F1 при медленном почти равномерном подъёме для трёх нагрузок. Рассчитай P/F1. Отсчёт при старте может быть больше из-за ускорения.

Подвижная ось

Один конец нити закреплён сверху, другой тянут динамометром вверх. Блок с грузом опирается на две вертикальные ветви. Повтори три нагрузки, измерь F2 и вычисли P/F2. Вес блока поднимается вместе с грузом.

Реальное устройство

Трение и вес блока уменьшают выигрыш для груза. В идеале $2F=P+P_б$. Если P/F2 меньше 2, это само по себе не доказывает ошибку. Проверяй условия, сохраняй все измерения.

Путь и работа

С четырьмя грузами измерь подъём h и путь конца нити s, начиная с отмеченных положений. Измерь F2 на этом подъёме. Сравни s/h с 2. При прямом подъёме свободного конца вверх левая ветвь меняется на−h, правая наs−h. Дуга обхвата постоянна. Сумма изменений равна нулю, откуда s=2h. Полезная работа подъёма груза $A_пол=Ph$, затраченная $A_зат=F_2s$. Работа силы тяжести груза при подъёме равна−Ph. Разность работ включает подъём блока и потери.

Точность и отчёт

Четыре груза взвесь напрямую трижды. При одинаковых отсчётах метод приложения учебника задаёт ΔP=c. Для 4,0 Н и c0,1 Н: P=(4,0±0,1)Н, εP=2,5%. Разные отсчёты запиши и обсуди с учителем. В Word есть пустая таблица. Без оборудования используй учебный ряд: P1,0/2,0/4,0 Н, F1 1,1/2,1/4,1 Н, F2 0,7/1,2/2,2 Н. Для 4 Н h0,12 м,s0,24 м. Подпиши «Анализ учебных данных», не «проведённый опыт».

Проверь себя

Запиши решение до открытия ключей. Ниже учебные данные для тренировки обработки, не результаты класса. P — вес груза без блока, h — подъём груза, s — путь конца нити. Aпол=Ph положительна; работа тяжести при подъёме отрицательна.

А. Учебные данные: P=4,0 Н, F1=4,1 Н с неподвижным и F2=2,2 Н с подвижным блоком. Найди два выигрыша P/F. Почему они не равны точно 1 и 2?

Б. Учебный подъём: P=4,0 Н, F2=2,2 Н, h=0,12 м, s=0,24 м. Сравни s/h, Aпол=Ph и Aзат=F2s.

В. При трёх прямых взвешиваниях четырёх грузов динамометр показал 4,0 Н. Цена деления 0,1 Н. По методу цены деления запиши ΔP, интервал и εP.

Новая попытка после ошибки. После исправления закрой ответы и реши: Учебные данные: P=3,0 Н,F2=1,6 Н. Найди P/F2 и объясни, почему ответ меньше 2.

Показать ответ после выполнения

Домашняя работа

Учебная идеальная система: P=3 Н, невесомый подвижный блок, h=0,10 м. Найди F,s,Aпол,Aзат.

Главное

Неподвижный блок меняет направление силы. Подвижный обычно уменьшает усилие ценой большего пути. Реальные измерения зависят от веса блока, трения и точности приборов.