Лабораторная работа № 6 «Изучение равновесия тел под действием нескольких сил»

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.