Лабораторная работа №10 ГДЗ Перышкин 7 класс (2022) (Физика)
Экзамен. Лабораторная работа № 10. Выяснение условия равновесия рычага
Цель работы: проверить на опыте, при каком соотношении сил и их плеч рычаг находится в равновесии. Проверить на опыте правило моментов.
Приборы и материалы: рычаг на штативе, набор грузов, измерительная линейка, динамометр.
Указания к работе: рычаг находится в равновесии, если силы, действующие на рычаг, обратно пропорциональны плечам этих сил, то есть выполняется равенство:
$$\frac{F_1}{F_2}=\frac{l_2}{l_1}$$
Момент силы определяется формулой:
$$M=F\cdot l$$
С учётом этого правила моментов можно записать:
$$M_1=F_1\cdot l_1$$
$$M_2=F_2\cdot l_2$$
Дополнительное задание:
Рычаг находится в равновесии, если выполняется правило рычага:
$$\frac{F_1}{F_2}=\frac{l_2}{l_1}$$
Момент силы определяется формулой:
$$M=F\cdot l$$
1)
$$\frac{F_1}{F_2}=\frac{3\ \text{Н}}{5\ \text{Н}}=0{,}6$$
$$\frac{l_2}{l_1}=\frac{6\ \text{см}}{12\ \text{см}}=0{,}5$$
Значения близки, значит, условие равновесия выполняется с учётом погрешности измерений.
$$M_1=F_1\cdot l_1=3\cdot 12=36\ \text{Н}\cdot\text{см}$$
$$M_2=F_2\cdot l_2=5\cdot 6=30\ \text{Н}\cdot\text{см}$$
2)
$$\frac{F_1}{F_2}=\frac{3\ \text{Н}}{3\ \text{Н}}=1$$
$$\frac{l_2}{l_1}=\frac{12\ \text{см}}{12\ \text{см}}=1$$
Условие равновесия выполняется.
$$M_1=F_1\cdot l_1=3\cdot 12=36\ \text{Н}\cdot\text{см}$$
$$M_2=F_2\cdot l_2=3\cdot 12=36\ \text{Н}\cdot\text{см}$$
Следовательно, $$M_1=M_2$$, правило моментов выполняется.
3)
$$\frac{F_1}{F_2}=\frac{3\ \text{Н}}{1\ \text{Н}}=3$$
$$\frac{l_2}{l_1}=\frac{36\ \text{см}}{12\ \text{см}}=3$$
Условие равновесия выполняется.
$$M_1=F_1\cdot l_1=3\cdot 12=36\ \text{Н}\cdot\text{см}$$
$$M_2=F_2\cdot l_2=1\cdot 36=36\ \text{Н}\cdot\text{см}$$
Следовательно, $$M_1=M_2$$, правило моментов выполняется.
В дополнительном задании:
$$F_1=3\ \text{Н},\quad F_2=1\ \text{Н}$$
$$\frac{F_1}{F_2}=3,\qquad \frac{l_2}{l_1}=\frac{15\ \text{см}}{5\ \text{см}}=3$$
Значит, рычаг будет находиться в равновесии.
Ответ
Рычаг находится в равновесии, когда $$\frac{F_1}{F_2}=\frac{l_2}{l_1}$$, а моменты сил равны: $$M_1=M_2$$. В выполненных опытах это условие подтверждается.
