Global EE

Механика — Задание 17 ОГЭ по физике №00040333

Задание №17. Лабораторная Работа

Механика

№2. Задание 17

ID: 00040333

Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Три груза подвесьте слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии 16 см и один груз на расстоянии 8 см от оси. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 16 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.

Источник: ФИПИ

Решение

Собираем установку. Рычаг закрепляем в штативе и, пока на нём ничего не висит, добиваемся горизонтального положения — иначе собственный вес рычага добавит лишний поворот. Слева от оси вешаем два груза на расстоянии 16 см и один груз на расстоянии 8 см от оси. Справа, на расстоянии 16 см от оси, цепляем динамометр и тянем вниз, пока рычаг снова не станет горизонтальным.

Почему так. Каждая сила, приложенная к рычагу, старается его повернуть, и это стремление измеряют моментом силы — произведением силы на плечо. Плечо — расстояние от оси вращения до линии, вдоль которой действует сила. Рычаг остаётся неподвижным, когда моменты, поворачивающие его влево-вниз, в сумме равны моментам, поворачивающим вправо-вниз. Каждый груз школьного набора весит примерно $P_1 = 1$ Н.

Формула. Момент силы: $M = F \cdot l$; условие равновесия рычага: $M_{лев} = M_{прав}$.

Измерения. Плечо справа измеряем линейкой: $l = (0{,}160 \pm 0{,}002)$ м. Силу снимаем с динамометра в тот момент, когда рычаг горизонтален: $F = (2{,}5 \pm 0{,}1)$ Н.

Расчёт. Момент справа: $M = F \cdot l = 2{,}5 \cdot 0{,}16 = 0{,}40$ Н·м. Проверяем через левую сторону: $M_{лев} = 2 \cdot 1 \cdot 0{,}16 + 1 \cdot 0{,}08 = 0{,}32 + 0{,}08 = 0{,}40$ Н·м — сходится. Момент силы измеряется в ньютон-метрах (Н·м).

Ответ

Расчётная формула: $M = F \cdot l$, где $F$ — сила, приложенная к правому концу рычага, $l = 0{,}16$ м — её плечо. По условию равновесия рычага моменты слева и справа равны. Слева два груза (вес каждого $P_1 = 1$ Н) на плече $0{,}16$ м и один груз на плече $0{,}08$ м: $M_{лев} = 2P_1 \cdot 0{,}16 + P_1 \cdot 0{,}08 = 0{,}32 + 0{,}08 = 0{,}40$ Н·м. Значит $M = 0{,}40$ Н·м, а динамометр при плече $l = (0{,}160 \pm 0{,}002)$ м покажет $F = (2{,}5 \pm 0{,}1)$ Н. Ответ: $M \approx 0{,}4$ Н·м.

Видеоразбор

Другие задания по теме «Механика» (8)