Уравновесить рычаг, передвигая гайки на его концах. (физика)

№ Уравновешивание рычага

Уравновесить рычаг, передвигая гайки на его концах.

Решение

Передвигай гайки вдоль концов рычага, пока он не установится горизонтально. В этом положении рычаг уравновешен.

Ответ

Рычаг уравновешен в горизонтальном положении.

№ Моменты двух сил

На левое плечо рычага повесить груз с произвольным общим весом. Уравновесить рычаг, поместив на правое плечо грузы такого же веса. Найти моменты сил F₁ и F₂, определить их алгебраическую сумму. Зарисовать опыт.

Решение

Обозначим вес каждого набора грузов через , а расстояния от оси вращения до точек подвеса — через и . Моменты сил, действующих в противоположных направлениях:

При равновесии рычага

, значит,

💡 Почему так

Момент силы равен произведению силы на её плечо. Направления вращения в противоположные стороны учитываются разными знаками.

Ответ

При равновесии моменты сил равны по модулю и противоположны по знаку; их алгебраическая сумма равна нулю.

№ Моменты сил разной величины

Уравновесить рычаг, поместив на правое и левое плечи грузы с разным весом. Найти моменты сил F₁ и F₂, определить их алгебраическую сумму. Зарисовать опыт.

Решение

Обозначим веса грузов через и , а их плечи — через и . При равновесии:

Следовательно,

: более тяжёлый груз должен располагаться ближе к оси вращения.

💡 Почему так

Для равновесия рычага моменты сил, вращающих его в противоположных направлениях, должны быть равны по модулю.

Ответ

Условие равновесия: ; алгебраическая сумма моментов равна нулю.

№ Моменты трёх сил

Уравновесить рычаг тремя силами. Найти моменты сил F₁, F₂, F₃ и определить их алгебраическую сумму. Зарисовать опыт.

Решение

Обозначим плечи сил через , и . Момент каждой силы равен произведению силы на плечо; знак зависит от направления вращения. Для уравновешенного рычага:

или, с учётом направлений вращения,

💡 Почему так

Условие равновесия тела с закреплённой осью вращения — равенство нулю алгебраической суммы моментов всех действующих сил.

Ответ

Алгебраическая сумма моментов трёх сил равна нулю.

№ Вывод по лабораторной работе

Сделайте вывод:

Решение

При проведении опытов равновесие рычага достигается, когда моменты сил, вращающих его в противоположных направлениях, уравновешивают друг друга.

Ответ

Тело с закреплённой осью вращения находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов всех действующих сил относительно этой оси равна нулю.

Контрольные вопросы

⚠️

Для заданий – нужны результаты опыта: веса грузов и расстояния от оси вращения до точек их подвеса. Они не указаны, поэтому численные моменты сил определить нельзя.

Контрольные вопросы:

Что называется моментом силы?
Когда тело, имеющее ось вращения, находится в равновесии?
Какие виды равновесия тел существуют и где они применяются в строительстве?

Решение

Момент силы относительно оси вращения — физическая величина, равная произведению силы на её плечо: , где — кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы.
Тело с осью вращения находится в равновесии, если алгебраическая сумма моментов действующих на него сил равна нулю.
Различают устойчивое, неустойчивое и безразличное равновесие. В строительстве стремятся обеспечить устойчивость сооружений: центр тяжести должен располагаться так, чтобы сооружение не опрокидывалось при небольших отклонениях.

Ответ

Момент силы — произведение силы на её плечо: .
Когда алгебраическая сумма моментов всех действующих сил относительно оси вращения равна нулю.
Устойчивое, неустойчивое и безразличное. В строительстве обеспечивают устойчивое равновесие зданий и сооружений, чтобы они не опрокидывались.

Помогло?