Лабораторна робота № 8. Вивчення умови рівноваги важеля

• Назад до змісту

Тема: Вивчення умови рівноваги важеля

Мета роботи: Дослідити, за якого співвідношення сил і їх плечей важіль перебуває у рівновазі.

Обладнання: Важіль на штативі, набір тягарців, лінійка, динамометр.

Хід виконання роботи:

1. Зрівноважив важіль, обертаючи гайки на його кінцях так, щоб він розмістився горизонтально.
2. Підвісив два тягарці на лівій частині важеля на відстані $d_1 = 12 \, \text{см}$від осі обертання.
3. На правій частині важеля підвісив один тягарець та зрівноважив важіль. Виміряв відстань $d_2$до цього тягарця.
4. Не змінюючи розташування двох тягарців на лівій частині, зрівноважив важіль трьома тягарцями на правій частині. Виміряв відстань $d_2$до цих трьох тягарців.
5. Записав дані у таблицю та обчислив моменти сил і відношення сил і плечей.

Результати вимірювань та обчислень:

Обчислення Моменти сил:

Для досліду 1:

• $M_1 = F_1 \cdot d_1 = 2 \, \text{Н} \cdot 0.12 \, \text{м} = 0.24 \text{ Н}\cdot \text{м}$
• $M_2 = F_2 \cdot d_2 = 1 \, \text{Н} \cdot 0.24 \, \text{м} = 0.24 \text{ Н}\cdot \text{м}$

Для досліду 2:

• $M_1 = 2 \, \text{Н} \cdot 0.12 \, \text{м} = 0.24 \, \text{ Н}\cdot \text{м}$
• $M_2 = 3 \, \text{Н} \cdot 0.08 \, \text{м} = 0.24 \, \text{ Н}\cdot \text{м}$

Відношення:

У досліді 1: $\dfrac{F_1}{F_2} = \dfrac{2}{1} = 2$

$\dfrac{d_2}{d_1} = \dfrac{24}{12} = 2$.

У досліді 2: $\dfrac{F_1}{F_2} = \dfrac{2}{3} \approx 0.67$

$\dfrac{d_2}{d_1} = \dfrac{8}{12} \approx 0.67$.

Висновок: Результати дослідів підтверджують умову рівноваги важеля: момент сили на лівій частині дорівнює моменту сили на правій частині ($M_1 = M_2$). Також виконуються правила моментів сил: відношення сил дорівнює оберненому відношенню плечей ($\dfrac{F_1}{F_2} = \dfrac{d_2}{d_1}$).

Це означає, що для досягнення рівноваги, збільшення сили на одній стороні важеля потребує зменшення плеча цієї сили, і навпаки. Таким чином, експеримент довів справедливість правила моментів.