Лабораторна робота № 11. Вивчення умови рівноваги важеля

Мета роботи. Встановити співвідношення між моментами сил, прикладених до плечей важеля під час його рівноваги.

Прилади і матеріали: лінійка; динамометр; штатив з муфтою; важіль; набір тягарців масою по 100 г.

Теоретичні відомості

Важіль - тверде тіло, яке має вісь обертання. Рівновага важеля означає, що важіль перебуває у спокої. Щоб з’ясувати, коли важіль під дією прикладених до нього сил буде у рівновазі, потрібно знати плечі сил - найкоротші відстані від точки обертання до напряму дії сил. Важіль перебуває у рівновазі, коли сили, що діють на нього, обернено пропорційні плечам цих сил

де F₁, F₂ - сили, що діють на ліву і праву частини важеля, l₁, l₂ - плечі цих сил. Важіль буде у рівновазі, коли сума моментів сил, що обертають важіль за годинниковою стрілкою, дорівнюють сумам моментів сил, що обертають важіль проти годинникової стрілки. Це правило відоме як правило моментів. Момент сили - це добуток сили на плече: M = Fl.

Хід роботи

1. Встановити важіль на штативі й зрівноважити його у горизонтальному положенні за допомогою пересувних гайок, розміщених на його кінцях.

2. Підвісити тягарець у певній точці лівого плеча важеля.

3. Підвісити один тягарець до правого плеча важеля і пересувати його вздовж правого плеча так, щоби важіль залишився у рівновазі.

4. Виміряти лінійкою плечі (l₁, l₂).

5. Визначити с или, що діють на ліве та праве плечі важеля (вагу тягярців Р = F_тяж = mg).

6. Змініть кількість тягарців, підвішених до плечей важеля. Наприклад, до лівого плеча підвісьте два тягарці, до правого - один. Установіть важіль у рівновазі. Потім повторіть дослід, підвісивши до одного плеча важеля два тягарці, до другого - три. Виміряйте плечі сил, коли важіль перебуває в рівновазі, та прикладені сили. Результати вимірювань запишіть у таблицю.

7. Обчисліть моменти сил, що діють на важіль, та порівняйте їх значення.

Таблиця 1

№ досліду	Ліва частина важеля			Права частина важеля
№ досліду	Сила F₁, Н	Плече сили l₁, м	Момент сили M₁, Н • м	Сила F₂, H	Плече сили F₂, м	Момент сили M₂, Н • м

Додаткове завдання

1. Прикріпити до лівого плеча важеля тягарці як показано на рисунку, до правого - динамометр і визначити силу F, яку необхідно прикласти до важеля, щоби він перебував у рівновазі.

2. Виміряти лінійкою плечі сил, прикладених до важеля.
3. Обчислити значення всіх моментів сил, що діють на важіль, суму моментів сил, що обертають важіль за годинниковою стрілкою (M_за), та суму моментів сил, що обертають важіль проти годинникової стрілки (M_проти).
4. Записати дані до таблиці.

Таблиця 2