Лабораторна робота № 7. З’ясування умови рівноваги важеля

Назад до змісту

Мета: Дослідити, за якого співвідношення сил і їх плечей важіль перебуває в рівновазі; перевірити на досліді правило моментів.

Тема: З’ясування умови рівноваги важеля

Обладнання:

Важіль, закріплений на штативі
Набір тягарців (маса кожного тягарця 102 г)
Лінійка з міліметровими поділками
Динамометр

Хід виконання роботи

Підготовка важеля: Важіль зрівноважено за допомогою регулювальних гайок.
Проведення досліду:
- На ліву частину важеля підвішено два тягарці (сила $F_1 = 2 \, Н$ ) на відстані $l_1 = 0.12 \, м$ .
- На праву частину підвішували різну кількість тягарців і визначали відстань $l_2$ , за якої важіль перебуває в рівновазі:
  - А) Один тягарець ( $F_2 = 1 \, Н$ );
  - Б) Два тягарці ( $F_2 = 2 \, Н$ );
  - В) Три тягарці ( $F_2 = 3 \, Н$ ).
Розрахунки: Для кожного випадку використовували рівняння рівноваги важеля:
$F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2.$
Запис результатів у таблиці: Результати вимірювань і розрахунків занесено до таблиць.

Результати експерименту

Таблиця 1. Вимірювання та обчислення

№ з/п	Сила на лівій частині, $F_1, Н$	Плече сили $l_1, м$	Сила на правій частині, $F_2, Н$	Плече сили $l_2, м$	Відношення $l_2 / l_1$	Відношення $F_1 / F_2$
1	2	0.12	1	0.24	2	2
2	2	0.12	2	0.12	1	1
3	2	0.12	3	0.08	$\dfrac{2}{3}$	$\dfrac{2}{3}$

Таблиця 2. Моменти сил

№ з/п	Момент сили проти руху стрілки годинника, $M_1, Н\cdot м$	Момент сили за рухом стрілки годинника, $M_2, Н\cdot м$	Порівняння моментів
1	$0.24$	$0.24$	=
2	$0.24$	$0.24$	=
3	$0.24$	$0.24$	=

Аналіз і висновки

Що досліджували: Умови рівноваги важеля та правило моментів.

Результати: У всіх випадках моменти сил ( $M_1 = M_2$ ) були рівними, що підтверджує правило моментів.

Висновок: Для рівноваги важеля виконується співвідношення:

\dfrac{F_1}{F_2} = \dfrac{l_2}{l_1}.

Це означає, що відношення сил обернено пропорційне до відношення їхніх плечей.

Практичне застосування: Знання про правило моментів використовуються в техніці (важелі в механізмах), будівництві (балансування конструкцій), медицині (протези та ортопедичні пристрої).