Фізика. Рівень стандарту. 10 клас. Бар’яхтар

Лабораторна робота № 4. Визначення центра мас плоскої фігури

Мета: ознайомитися з методами визначення центра мас (центра тяжіння); визначити центр мас пластини двома методами: експериментальним і геометричним.

Обладнання: штатив із муфтою та лапкою, картон, ножиці, тонкий цвях, шило, гайка (або інший невеликий вантаж), нитка завдовжки 30-40 см, лінійка.

ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ

Підготовка до експерименту

1. Виріжте з картону плоску фігуру, яка має форму нерівнобічної трапеції (див. рис. 1).

2. У трьох кутах трапеції зробіть шилом отвори, діаметри яких трохи більші за діаметр цвяха.

3. Виготовте висок: до одного кінця нитки прив’яжіть гайку, на другому кінці зробіть петельку.

Рис. 1

Експеримент 1. Визначення центра мас експериментальним методом

1. Закріпіть цвях горизонтально в лапці штатива так, щоб гострий кінець цвяха був вільним; підвісьте на цвях картонну фігуру і висок.

2. Після того як коливання пластини та виска припиняться, олівцем поставте на картоні 2-3 точки вздовж нитки виска.

3. Зніміть пластину та проведіть через позначені точки пряму лінію.

4. Повторіть дії ще для двох отворів. Переконайтеся, що всі три прямі перетнулися в одній точці. Ця точка і є центром мас фігури.

Експеримент 2. Визначення центра мас геометричним методом

Зверніть увагу: фігуру для досліду беремо ту саму, а от побудови краще виконувати на її зворотному боці.

1. Розбийте фігуру на паралелограм і трикутник та знайдіть їх центри мас (точки О1 і О2 на рис. 2, а).

Центр мас паралелограма розташований у точці перетину його діагоналей, центр мас трикутника — в точці перетину його медіан.

2. Розбийте фігуру на два трикутники та знайдіть їх центри мас (точки О3 і О4 на рис. 2, б).

3. Побудуйте відрізки О1О2 і О3О4. Точка їх перетину і є центром мас фігури.

Рис. 2

Аналіз експерименту та його результатів

Проаналізуйте експеримент і його результати. У висновку зазначте: 1) що ви визначали, якими методами; 2) який метод, на вашу думку, є універсальнішим; 3) чи збіглися отримані результати; якщо ні, то в чому причина похибки.

Творче завдання

Запропонуйте щонайменше два способи переконатися в тому, що знайдена вами точка є дійсно центром мас фігури.