ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ → номер 6
Цель работы: установить соотношение между моментами сил, приложенных к плечам рычага при его равновесии. Для этого к одному из плеч рычага подвешивают один или несколько грузов, а к другому прикрепляют динамометр (рис. 179).
С помощью этого динамометра измеряют модуль силы F, которую необходимо приложить для того, чтобы рычаг находился в равновесии. Затем с помощью того же динамометра измеряют модуль веса грузов Р. Длины плеч рычага измеряют с помощью линейки. После этого определяют абсолютные значения моментов М1 и М2 сил Р и F:
Вывод о погрешности экспериментальной проверки правила моментов можно сделать, сравнив с единицей
Отношение:
Средства измерения:
1) линейка; 2) динамометр.
Материалы: 1) штатив с муфтой; 2) рычаг; 3) набор грузов.
Порядок выполнения работы
1. Установите рычаг на штатив и уравновесьте его в горизонтальном положении с помощью расположенных на его концах передвижных гаек.
2. Подвесьте в некоторой точке одного из плеч рычага груз.
3. Прикрепите к другому плечу рычага динамометр и определите силу, которую необходимо прило
Жить к рычагу для того, чтобы он находился в равновесии.
4. Измерьте с помощью линейки длины плеч рычага.
5. С помощью динамометра определите вес груза Р.
6. Найдите абсолютные значения моментов сил Р и F
7. Найденные величины занесите в таблицу:
L1, м
L2, М
P, Н
F, Н
M1 = Pl1, Н⋅м
M2=Fl2,
Н⋅м
8. Сравните отношение
С единицей и сделайте вывод о погрешности экспериментальной проверки правила моментов.
Основной целью работы является установление соотношения между моментами сил, приложенных к телу с закрепленной осью вращения при его равновесии. В нашем случае в качестве такого тела мы используем рычаг. Согласно правилу моментов, чтобы такое тело находилось в равновесии, необходимо чтобы алгебраическая сумма моментов сил относительно оси вращения была равна нулю.
Рассмотрим такое тело (в нашем случае рычаг). На него действуют две силы: вес грузов P и сила F (упругости пружины динамометра), чтобы рычаг находился в равновесии и моменты этих сил должны быть равны по модулю меду собой. Абсолютные значения моментов сил F и P определим соответственно:
Выводы о погрешности экспериментальной проверки правила моментов можно сделать сравнив с единицей отношение:
Средства измерения: линейка (Δl = ±0,0005 м), динамометр (ΔF = ±0,05 H). Массу грузов из набора по механике полагаем равной (0,1±0,002) кг.
Выполнение работы
№ опыта
L1, м
L2, м
P=mg, H
F, H
M1, нм
M2, нм
M1/ M2
1
0,1
0,35
4
1,1
0,4
0,385
1,04
2
0,2
0,15
2
2,7
0,4
0,405
0,99
3
0,3
0,1
1
3
0,3
0,3
1
Вычисления:
1)
2)
3)
Оценим погрешности:
В 1-м опыте отклонение от единицы максимально и составляет (1,04 — 1)х100%=4%. Для первого опыта:
Поскольку
И не зависит от количества грузов, ясно, что
В любом опыте меньше, чем (относительная погрешность определения P. Вывод. Во всех опытах отклонение
От единицы лежит в пределах погрешности измерений.