Лабораторная работа

Исследование равновесия тела под действием нескольких сил

Цель работы: Убедиться в правильности первого и второго условий равновесия.
Оборудование: Три динамометра, небольшое колечко, набор грузиков, планка с отверстиями, штатив, транспортир.


Проверьте первое условие равновесия.

  1. Укрепите конец одного из динамометров. Второй его конец зацепите за кольцо.
    Исследование равновесия тела под действием нескольких сил
  2. Зацепите два других динамометра за это же кольцо и тяните таким образом, чтобы два последних динамометра образовывали прямой угол. Когда кольцо станет неподвижным, снимите показания динамометров.
  3. Повторите опыт, стараясь расположить динамометры так, чтобы угол между ними был 120°. Снимите показания динамометров.
  4. Запишите результаты измерений в таблицу.
    Номер опыта F_1, Н F_2, Н F_3, Н
  5. Рассчитайте равнодействующую сил F2 и F3: $$ F = \sqrt{F_2^2 + F_3^2} $$ Сравните полученное значение со значением F_1. Сделайте вывод.
  6. Нарисуйте три силы под углом 120°. Убедитесь в том, что при равновесии эти силы равны.

Проверьте второе условие равновесия.

  1. Возьмите планку с отверстиями и закрепите её на штативе.
    Возьмите планку с отверстиями и закрепите её на штативе
  2. С одной стороны от точки закрепления на расстоянии l_1 = 4 см подвесьте грузик массой m_1.
  3. Подвешивайте меньший грузик массой m_2 с другой стороны на разных расстояниях l_2 до тех пор, пока планка не установится горизонтально. Запишите значения масс грузиков и расстояний от точки закрепления планки до грузиков в таблицу.
    Номер опыта m_1, г l_1, см m_2, г l_2, см m_3, г l_3, см m_4, г l_4, см
  4. К первому грузику на левой стороне планки подвесьте ещё один грузик массой m_3.
  5. С правой стороны подвесьте ещё один грузик массой m_4 на таком расстоянии l_4, чтобы планка опять вернулась в горизонтальное положение. Запишите все значения в таблицу.

При подвешивании грузика на планку действует сила давления крючка. Эта сила давления по третьему закону Ньютона равна силе, действующей на крючок, которая, в свою очередь, равна силе тяжести, так как грузик находится в состоянии равновесия. Поэтому при расчётах можно использовать силу тяжести грузика.

По данным таблицы вычислите сумму моментов сил, действующих на планку и алгебраическую сумму сил, действующих на планку.