ID: 00040098
Источник: ФИПИ
Собираем установку. Рычаг закрепляем в штативе и сначала уравновешиваем его без грузов — он должен сам стоять горизонтально. Слева от оси вешаем два груза на расстоянии 10 см от оси и ещё один груз дальше, на расстоянии 15 см. Справа, на расстоянии 10 см от оси, цепляем динамометр и тянем вниз, пока рычаг не вернётся в горизонтальное положение.
Почему так. Поворачивающее действие силы описывают моментом силы — произведением силы на плечо, где плечо есть расстояние от оси вращения до линии действия силы. Рычаг покоится тогда, когда сумма моментов, вращающих его в одну сторону, равна сумме моментов, вращающих в другую. Каждый груз школьного набора весит около $P_1 = 1$ Н, а висит он на своём расстоянии, поэтому вклад каждого свой.
Формула. $M = F \cdot l$; условие равновесия рычага: $M_{лев} = M_{прав}$.
Измерения. Плечо справа: $l = (0{,}100 \pm 0{,}002)$ м, измеряем линейкой. Сила: $F = (3{,}5 \pm 0{,}1)$ Н, снимаем с динамометра при горизонтальном положении рычага.
Расчёт. Момент справа: $M = F \cdot l = 3{,}5 \cdot 0{,}10 = 0{,}35$ Н·м. Проверка слева: $M_{лев} = 2 \cdot 1 \cdot 0{,}10 + 1 \cdot 0{,}15 = 0{,}20 + 0{,}15 = 0{,}35$ Н·м — совпало. Момент силы измеряют в ньютон-метрах (Н·м). Обратите внимание: один груз висит дальше остальных, и он даёт больший вклад в момент, чем каждый из ближних.