ID: 00040093
Источник: ФИПИ
Собираем установку. Рычаг закрепляем в штативе и сначала уравновешиваем его без грузов — он должен стоять горизонтально сам по себе. Слева от оси вешаем два груза на расстоянии 18 см. Справа от оси на расстоянии 9 см вешаем третий груз. К правому концу, на расстоянии 18 см от оси, цепляем динамометр и тянем вниз, пока рычаг снова не станет горизонтальным.
Внимание к условию. Здесь один из грузов висит НЕ слева, а справа — с той же стороны, куда тянет динамометр. Значит, он помогает динамометру и уменьшает нужное усилие. Если не заметить этого и посчитать все три груза слева, ответ получится завышенным.
Почему так. Поворачивающее действие силы описывают моментом силы — произведением силы на плечо (плечо отсчитывают от оси вращения). Рычаг покоится, когда сумма моментов, вращающих его в одну сторону, равна сумме моментов, вращающих в другую. Каждый груз школьного набора весит примерно $P_1 = 1$ Н.
Формула. $M = F \cdot l$; условие равновесия: $M_{лев} = M_{прав}$.
Измерения. Плечо динамометра: $l = (0{,}180 \pm 0{,}002)$ м. Показание динамометра при горизонтальном рычаге: $F = (1{,}5 \pm 0{,}1)$ Н.
Расчёт. Слева: $M_{лев} = 2 \cdot 1 \cdot 0{,}18 = 0{,}36$ Н·м. Справа уже есть момент груза: $1 \cdot 0{,}09 = 0{,}09$ Н·м. Динамометру остаётся добавить $M = 0{,}36 - 0{,}09 = 0{,}27$ Н·м. Проверка через прибор: $M = F \cdot l = 1{,}5 \cdot 0{,}18 = 0{,}27$ Н·м — сходится. Момент силы измеряют в ньютон-метрах (Н·м).