Лабораторна робота № 11

Вивчення умов рівноваги важеля

Мета роботи: дослідити умови рівноваги важеля, експериментально перевірити правило моментів сил та навчитися визначати невідому силу або масу за допомогою важеля.

1. Підготовка до роботи

Обладнання: лабораторний важіль, штатив, набір важків, динамометр, лінійка, досліджуване тіло.

Правила безпеки: обережно підвішуйте важки, не допускайте різкого переміщення важеля та надмірного розтягування пружини динамометра.

Пригадаємо

Важіль — це тверде тіло, яке може обертатися навколо нерухомої осі.

Момент сили визначають за формулою:

M = F · l

де F — сила, а l — плече сили.

Умова рівноваги важеля:

F₁ · l₁ = F₂ · l₂

Тобто моменти сил, які обертають важіль у протилежних напрямках, мають бути рівними.

2. Інтерактивне моделювання

Ваше завдання перед експериментом

Запустіть симуляцію.
Змініть масу одного з вантажів.
Змінюйте положення вантажу.
Знайдіть положення рівноваги.
Спробуйте пояснити, чому важіль не обертається.

Запитання: якщо збільшити силу, що потрібно зробити з її плечем, щоб зберегти рівновагу?

3. Дослід 1. Перевірка умови рівноваги

Виконайте експеримент із двома силами, прикладеними до різних плечей важеля.

Увага! Ціна поділки шкали важеля — 2 см.

№	m₁, кг	F₁, Н	l₁, м	M₁, Н·м	m₂, кг	F₂, Н	l₂, м	M₂, Н·м
1				—				—
2				—				—

Введіть результати вимірювань і натисніть «Обчислити моменти».

4. Аналіз досліду 1

Порівняйте моменти сил:

M₁ = M₂

Якщо значення близькі, можна зробити висновок, що умова рівноваги важеля виконується.

5. Дослід 2. Важіль і динамометр

До одного плеча важеля підвісьте відомий вантаж, а до іншого приєднайте динамометр. Зрівноважте важіль.

Величина	Значення
Маса вантажу m₁, кг
Плече l₁, м
Сила динамометра F₂, Н
Плече динамометра l₂, м

Результат з'явиться після введення даних.

6. Дослід 3. Визначення ваги невідомого тіла

Використайте відомий вантаж і досліджуване тіло. За умовою рівноваги визначте вагу невідомого тіла.

F₁ · l₁ = F₂ · l₂

Звідси:

F₂ = (F₁ · l₁) / l₂

Величина	Значення
Маса відомого вантажу m₁, кг
Плече відомого вантажу l₁, м
Плече невідомого тіла l₂, м

Введіть дані експерименту.

7. Додаткове експериментальне завдання

Визначення маси лінійки за допомогою монет

Використайте монети відомої маси та важіль.

Маса монети 5 копійок — 4,3 г.

Маса монети 50 копійок — 4,2 г.

Сформулюйте план експерименту та визначте масу лінійки.

8. Перевір себе

1. Що станеться з моментом сили, якщо плече збільшити вдвічі?

Збільшиться вдвічі
Зменшиться вдвічі
Не зміниться

2. Яка умова рівноваги важеля?

F₁ = F₂
F₁l₁ = F₂l₂
l₁ = l₂

3. Якщо плече сили збільшити, силу для збереження рівноваги потрібно:

збільшити
зменшити
не змінювати

9. Висновок

Сформулюйте висновок за результатами лабораторної роботи.

У роботі я досліджував(ла) ____________________________________

Я встановив(ла), що ___________________________________________

Умова рівноваги важеля ________________________________________

Експеримент показав, що ______________________________________

10. Самооцінювання

Оцініть свою роботу.

Я самостійно виконав(ла) експеримент і можу пояснити результат.
Я виконав(ла) експеримент, але потребував(ла) допомоги.
Мені потрібно ще раз опрацювати умову рівноваги важеля.

Лабораторну роботу завершено!

Порада: перевірте, чи заповнені всі таблиці та сформульований висновок.

7