Задание №17 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

#59202Задание №17ФИПИ

Простые механизмы. Рычаг. КПДПрактические работы

Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Два груза подвесьте слева от оси вращения рычага на расстоянии 10 см, а один груз на расстоянии 5 см слева от оси вращения. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 10 см от оси вращения рычага для того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении. Абсолютная погрешность измерения силы равна ±0,1 Н, абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±2 мм.

В бланке ответов № 2:

1) зарисуйте схему экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта момента силы;

3) укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча с учётом абсолютных погрешностей измерений;

4) запишите значение момента силы.

Ваше решениедо 3 баллов

Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям

Решение.

1) Схема экспериментальной установки:
На штативе закреплён рычаг. Слева от оси вращения (точки опоры) на расстоянии $l_1 = 10 \text{ см}$ подвешены два груза, а на расстоянии $l_2 = 5 \text{ см}$ — один груз. Справа от оси вращения на расстоянии $l_3 = 10 \text{ см}$ приложена вертикально вниз сила $F$ , измеряемая динамометром, которая удерживает рычаг в равновесии.

2) Формула для расчёта момента силы:
Момент силы $M$ относительно оси вращения равен произведению модуля силы $F$ на её плечо $l$ :
$M = F \cdot l$

3) Результаты измерений силы и длины плеча с учётом погрешностей:
Примечание: Значение силы $F$ определяется в ходе реального эксперимента. Для стандартных школьных грузов массой по $100 \text{ г}$ ( $P \approx 1 \text{ Н}$ ) расчётное значение силы составит $F = \frac{2P \cdot 10 + 1P \cdot 5}{10} = 2,5 \text{ Н}$ .
Сила: $F = 2,5 \pm 0,1 \text{ Н}$
Плечо силы: $l = 10 \text{ см} = 0,100 \pm 0,002 \text{ м}$

4) Значение момента силы:
Для нахождения момента силы, приложенной справа, подставим измеренные значения в формулу:
$M = 2,5 \text{ Н} \cdot 0,1 \text{ м} = 0,25 \text{ Н}\cdot\text{м}$

Ответ: $M = 0,25 \text{ Н}\cdot\text{м}$

Источник: ФИПИ