17.01 Механика
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Два груза подвесьте
слева от оси вращения рычага на расстоянии 18 см, а один груз на расстоянии 9 см справа от оси вращения. Определите момент
силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 18 см от оси вращения рычага для того, чтобы он
оставался в равновесии в горизонтальном положении. Абсолютная погрешность измерения силы равна абсолютная
погрешность измерения расстояния равна
В бланке ответов №2:
1) зарисуйте схему экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта момента силы;
3) укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча с учётом абсолютных погрешностей измерений;
4) запишите значение момента силы.
Источники:
1. Схема экспериментальной установки:
2. Запишите формулу момента силы
где – сила,действующая на тело;
– плечо этой силы.
3. Запишите равенство моментов сил, действующих на рычаг, относительно оси вращения. С учетом того, в какую сторону бы эти
силы поворачивали рычаг. Те, которые поворачивают по часовой в одну сторону относительно знака - которые против часовой в
другую. Вам известно плечо силы, которую вам надо найти. Выразите из этого уравнения силу. Перед этим, измерив с помощью
динамометра массу грузов.
4. Найдите момент силы
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Два груза подвесьте
слева от оси вращения рычага на расстоянии 10 см и один груз на расстоянии 15 см слева от оси вращения. Определите момент
силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 10 см от оси вращения рычага для того, чтобы он
оставался в равновесии в горизонтальном положении. Абсолютная погрешность измерения силы равна абсолютная
погрешность измерения расстояния равна
В бланке ответов №2:
1) зарисуйте схему экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта момента силы;
3) укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча с учётом абсолютных погрешностей измерений;
4) запишите значение момента силы.
Источники:
1. Схема экспериментальной установки:
2. Запишите формулу момента силы
где – сила,действующая на тело;
– плечо этой силы.
3. Запишите равенство моментов сил, действующих на рычаг, относительно оси вращения. С учетом того, в какую сторону бы эти
силы поворачивали рычаг. Те, которые поворачивают по часовой в одну сторону относительно знака - которые против часовой в
другую. Вам известно плечо силы, которую вам надо найти. Выразите из этого уравнения силу. Перед этим, измерив с помощью
динамометра массу грузов.
4. Найдите момент силы
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя рычаг, линейку, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Три груза
подвесьте слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии 12 см и один груз на расстоянии 6 см от оси.
Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 12 см от оси вращения рычага для
того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении. Абсолютную погрешность измерения силы с помощью
динамометра принять равной абсолютную погрешность измерения расстояния с помощью линейки принять равной
В бланке ответов № 2:
1) зарисуйте или опишите схему экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта момента силы;
3) укажите с учётом погрешности результаты измерений приложенной силы и длины плеча;
4) запишите числовое значение момента силы.
Источники:
1. Схема экспериментальной установки:
2. Запишите формулу момента силы
где – сила, действующая на тело;
– плечо этой силы.
3. Запишите равенство моментов сил, действующих на рычаг, относительно оси вращения. С учетом того, в какую сторону бы эти
силы поворачивали рычаг. Те, которые поворачивают по часовой в одну сторону относительно знака - которые против часовой в
другую. Вам известно плечо силы, которую вам надо найти. Выразите из этого уравнения силу. Перед этим, измерив с помощью
динамометра массу грузов.
4. Найдите момент силы
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Три
груза подвесьте слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии 16 см и один груз
на расстоянии 8 см от оси. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на
расстоянии 16 см от оси вращения рычага для того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении.
Абсолютная погрешность измерения силы равна абсолютная погрешность измерения расстояния равна
В бланке ответов №2:
1) зарисуйте схему экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта момента силы;
3) укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча с учётом абсолютных погрешностей измерений;
4) запишите значение момента силы.
Источники:
1. Схема экспериментальной установки:
2. Запишите формулу момента силы
где –сила, действующая на тело;
– плечо этой силы.
3. Запишите равенство моментов сил, действующих на рычаг, относительно оси вращения. С учетом того, в какую сторону бы эти
силы поворачивали рычаг. Те, которые поворачивают по часовой в одну сторону относительно знака - которые против часовой в
другую. Вам известно плечо силы, которую вам надо найти. Выразите из этого уравнения силу. Перед этим, измерив с помощью
динамометра вес грузов.
4. Найдите момент силы
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Три груза подвесьте
слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии 6 см и один груз на расстоянии 12 см от оси.
Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 6 см от оси вращения рычага для
того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении. Абсолютную погрешность измерения силы с помощью
динамометра принять равной абсолютную погрешность измерения расстояния с помощью линейки принять равной
В бланке ответов №2:
1) зарисуйте схему экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта момента силы;
3) укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча с учётом абсолютных погрешностей измерений;
4) запишите значение момента силы.
Источники:
1. Схема экспериментальной установки:
2. Запишите формулу момента силы
где – сила, действующая на тело;
– плечо этой силы.
3. Запишите равенство моментов сил, действующих на рычаг, относительно оси вращения. С учетом того, в какую сторону бы эти
силы поворачивали рычаг. Те, которые поворачивают по часовой в одну сторону относительно знака - которые против часовой в
другую. Вам известно плечо силы, которую вам надо найти. Выразите из этого уравнения силу. Перед этим, измерив с помощью
динамометра массу грузов.
4. Найдите момент силы
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Необходимо провести исследование зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени деформации пружины. В
исследовании используется пружина и набор грузов.
1) Какое ещё оборудование понадобится для проведения этого исследования?
2) Запишите алгоритм действий по исследованию зависимости силы упругости, возникающей в пружине, от степени деформации
пружины.
Источники:
I) Дополнительное оборудование Для исследования зависимости силы упругости от степени деформации пружины дополнительно
понадобятся:
а) Динамометр – для измерения силы упругости пружины.
б) Линейка или миллиметровая шкала – для измерения удлинения пружины.
в) Штатив с муфтой и лапкой – для закрепления пружины.
II) Алгоритм исследования зависимости силы упругости от степени деформации пружины
1) Закрепите пружину в штативе так, чтобы она могла свободно растягиваться под действием груза.
2) Измерьте начальную длину пружины (без нагрузки) с помощью линейки. Пусть она равна .
3) Подвесьте первый груз к нижнему концу пружины.
4) Измерьте удлинение пружины (разность между новой длиной и начальной длиной). 5) Найдите удлинение
5) Определите силу, действующую на пружину, по формуле:
Это верно, т.к. силы на вертикальной оси уравновешенсы: сила тяжести и сила упругости.
6) Повторите измерения с разными грузами, увеличивая нагрузку и записывая новые значения удлинения и силы
упругости.
7) Постройте график зависимости силы упругости от удлинения
.
8) Сравните с эмпирической формулой
где - жесткость пружины.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Необходимо провести исследование зависимости силы трении скольжения при движении каретки по поверхности стола от силы
нормального давления каретки на поверхность стола. В исследовании используется каретка и стол с деревянной
поверхностью.
1) Какое еще оборудование понадобится для проведения этого исследования?
2) Запишите алгоритм действий по исследованию зависимости силы трении скольжения от силы нормального давления.
Источники:
I) Дополнительное оборудование
Для исследования зависимости силы трения скольжения от силы нормального давления понадобятся:
а) Динамометр – для измерения силы трения.
б) Набор грузов – для изменения силы нормального давления.
в) Весы – для измерения массы каретки и грузов.
г) Линейка или измерительная шкала – для контроля положения каретки.
д) Штатив с нитью (опционально) – для более точного измерения силы трения.
II) Алгоритм исследования зависимости силы трения скольжения от силы нормального давления 1) Определите массу каретки с
помощью весов.
2) Установите каретку на поверхность стола.
3) Прикрепите динамометр к каретке горизонтально, чтобы тянуть её по поверхности стола с постоянной скоростью.
4) Измерьте силу трения при движении каретки без дополнительного груза и запишите это значение.
5) Добавьте груз на каретку и измерьте суммарную массу каретки с грузом.
6) Определите силу нормального давления (она равна силе тяжести каретки с грузом):
- сила нормального давления,
- масса каретки.
7) Повторите измерение силы трения при разной массе каретки с грузами.
8) Постройте график зависимости силы трения от силы нормального давления
.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя штатив с муфтой и лапкой, пружину, динамометр, линейку и три груза, соберите экспериментальную установку для
измерения жёсткости пружины.
Определите жёсткость пружины, подвесив к ней три груза. Для измерения веса грузов воспользуйтесь динамометром. Абсолютную
погрешность измерения силы с помощью динамометра принять равной 0,1 Н, абсолютную погрешность измерения удлинения
пружины с помощью линейки принять равной
2 мм.
В бланке ответов № 2:
1) сделайте рисунок или описание экспериментальной установки
2) запишите формулу для расчёта жесткости пружины;
3) укажите результаты измерений веса грузов и удлинения пружины с учётом погрешности измерений;
4) запишите числовое значение жёсткости пружины.
Источники:
1. Схема экспериментальной установки(см. рисунок).
2. ;
.
От вас требуется измерить силу упругости динамометра, подвесив на него груз массой . Важно отметить, что
разные динамометры будут иметь разные жесткости и погрешности измерения.
Удлинение пружины можно измерить по шкале или с помощью линейки, померив сначала длину пружины без груза, а потом с
грузом и взяв разность этих значений.
Измерив силу упругости и удлинение пружины, мы можем посчитать жесткость пружины по формуле:
3. Приведем примерные значения, которые вы можете получить:;
.
4.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя штатив с муфтой, подвижный блок, нить, 3 груза и динамометр, соберите экспериментальную установку для измерения
работы силы упругости при подъёме груза с использованием подвижного блока. Определите работу, совершаемую силой упругости
при подъёме грузов на высоту 20 см. Абсолютную погрешность измерения силы с помощью динамометра принять равной
В бланке ответов №2:
1) сделайте рисунок или описание экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта работы силы упругости;
3) укажите результаты прямых измерений силы упругости с учётом абсолютной погрешности и пути;
4) запишите числовое значение работы силы упругости.
Источники:
1. Схема экспериментальной установки:
2.
3. От вас требуется измерить силу упругости с помощью динамометра при движении грузов массами ,
,
на
.
Далее мы должны вспомнить, что подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза. Из графика видно, что т.к. блок легкий, то
запишем второй закон Ньютона для вертикальной оси:
А т.к. нить легкая и нерастяжимая, то .
Поэтому , поэтому работа силы упругости будет равна работе силы тяжести при движении грузов на
.
Приведем примерный значения, которые вы можете получить: сила упругости - ; высота подъема груза -
.
4. Поэтому работа сила упругости: .
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя штатив с муфтой и лапкой, пружину, динамометр, линейку и один груз, соберите экспериментальную установку для измерения жёсткости пружины. Определите жёсткость пружины, подвесив к ней один груз. Для измерения веса груза воспользуйтесь динамометром.
В бланке ответов № 2:
1) сделайте рисунок или описание экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта жёсткости пружины;
3) укажите результаты измерения веса груза и удлинения пружины с учётом абсолютной погрешности (абсолютную погрешность
измерения силы с помощью динамометра принять равной 0,1 Н, абсолютную погрешность измерения удлинения с помощью
линейки принять равной
2 мм);
4) запишите числовое значение жёсткости пружины.
Источники:
1. Схема экспериментальной установки:
Для нахождения жёсткости пружины воспользуемся вторым законом Ньютона:
где – сила упругости,
– масса груза,
– вес, измеренный с помощью динамометра.
И законом Гука:
где – жёсткость пружины,
– удлинение пружины.
Тогда
От вас требуется измерить силу упругости динамометра, подвесив на него груз массой . Важно отметить, что разные
динамометры будут иметь разные жесткости и погрешности измерения.
Удлинение пружины можно измерить по шкале или с помощью линейки, померив сначала длину пружины без груза, а потом с
грузом и взяв разность этих значений.
3. Приведем примерные значения, которые вы можете получить:
Измерение удлинения равно мм или
м. Измерение веса
Н .
4. Жесткость
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя штатив с муфтой, неподвижный блок, нить, три груза и динамометр, соберите экспериментальную установку для
измерения работы силы упругости при равномерном подъёме грузов с исползованием неподвижного блока. Определите работу,
совершаемую силой упругости при подъёме грузов на высоту 20 см. Абсолютную погрешность измерения силы с помощью
динамометра принять равной
В бланке ответов №2:
1) сделайте рисунок или описание экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта работы силы упругости;
3) укажите результаты прямых измерений силы упругости с учётом абсолютной погрешности измерения силы и
пути;
4) запишите числовое значение работы силы упругости.
Источники:
1. Схема экспериментальной установки:
2.
3. От вас требуется измерить силу упругости с помощью динамометра при перемещении грузов массами на
расстояние
Из того, что нить легкая и нерастяжимая, то запишем второй закон Ньютона для вертикальной
оси:
Приведем примерные значения, которые вы можете получить: сила упругости - высота подъема груза -
4. Поэтому работа сила упругости:
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя брусок с крючком, динамометры № 1 и № 2, набор из трёх грузов, направляющую рейку А, соберите экспериментальную
установку для исследования зависимости силы трения скольжения между бруском и поверхностью горизонтальной рейки от силы
нормального давления. С помощью динамометра 1 определите силу трения скольжения, помещая на брусок поочерёдно один, два и
три груза. Для определения веса бруска с грузами воспользуйтесь динамометром 2. Абсолютную погрешность измерения сил
принять равной цене деления используемого динамометра.
В бланке ответов № 2:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) укажите результаты измерения веса бруска с грузом и силы трения скольжения с учётом погрешности измерения для трёх
случаев в виде таблицы;
3) сформулируйте вывод о зависимости силы трения скольжения между бруском и поверхность рейки от силы нормального
давления.
Источники:
1. Схема экспериментальной установки. (см. рисунок):
2. Вспомним, что по закону Амонтона-Кулона сила трения скольжения определяется формулой
где - коэффициент трения скольжения;
- сила нормальной реакции опоры.
Для измерения воспользуемся динанометром №2. Поочередно подвешивая грузики №1-3, измерим их силу тяжести и запишем в
таблицу. Запишем второй закон Ньютона для бруска в проекции на горизонтальную ось в предположении, что грузик движется
равномерно
- сила тяги.
Прицепим динанометр №1 к бруску, поочередно накладывая на него грузики, и приводим его к равномерному движению. Измеряя
значения на динанометре, получим силу трения скольжения для брусков с разными грузиками.
№ | | |
1 | | |
2 | | |
3 | | |
3. Вывод: при увеличении силы нормального давления, сила трения, действующая на тело, увеличивается.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя каретку (брусок) с крючком, динамометр, два груза, направляющую рейку (А), соберите экспериментальную
установку для измерения работы силы трения скольжения при движении каретки с грузами по поверхности рейки на
расстояние в 40 см. Абсолютную погрешность измерения силы с помощью динамометра принять равной
Н.
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок или описание экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта работы силы трения скольжения;
3) укажите результаты измерения модуля перемещения каретки с грузами и силы трения скольжения при движении каретки с
грузами по поверхности рейки (с учётом абсолютной погрешности измерения силы);
4) запишите числовое значение работы силы трения скольжения.
Источники:
1. Схема экспериментальной установки:
2. Вспомним, что по закону Амонтона-Кулона сила трения скольжения определяется формулой
где - коэффициент трения скольжения;
- сила нормальной реакции опоры.
Для измерения воспользуемся динанометром №2. Поочередно подвешивая грузики №1-2, измерим их силу тяжести и запишем в
таблицу. Запишем второй закон Ньютона для бруска в проекции на горизонтальную ось в предположении, что грузик движется
равномерно
- сила тяги.
Прицепим динанометр №1 к бруску, поочередно накладывая на него грузики, и приводим его к равномерному движению. Измеряя
значения на динанометре, получим силу трения скольжения для брусков с разными грузиками.
Работа силы трения
3.
4.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя динамометр, стакан с водой, цилиндр № 2, соберите экспериментальную установку для определения выталкивающей силы
(силы Архимеда), действующей на цилиндр. Абсолютную погрешность измерения силы с помощью динамометра принять равной
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта выталкивающей силы;
3) укажите результаты измерений веса цилиндра в воздухе и веса цилиндра в воде с учётом абсолютной погрешности
измерения;
4) запишите численное значение выталкивающей силы.
Источники:
1. Рисунок
2. Если вес тела в воздухе (показания динамометра в воздухе) , то вес тела в воде (показания динамометра в воде)
, где
– масса тела,
– выталкивающая сила. Тогда
3. Н;
Н.
4. Значение
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя штатив с муфтой и лапкой, шарик с прикрепленной к нему нитью, линейку и часы с секундной стрелкой (или
секундомер), соберите экспериментальную установку для исследования зависимости периода свободных колебаний нитяного
маятника от длины нити. Определите время для 30 полных колебаний и посчитайте период колебаний для трех случаев, когда длина
нити равна соответственно 1 м, 0,5 м и 0,25 м. Абсолютную погрешность измерения интервалов времени принять равной
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний для трех длин нити маятника в виде
таблицы;
3) посчитайте период колебаний для каждого случая и результаты занесите в таблицу;
4) сформулируйте качественный вывод о зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от длины
нити.
Источники:
1. Рисунок экспериментальной установки:
2. 3. Период колебаний равен:
где – количество колебаний за время
.
4. при уменьшении длины нити период свободных колебаний нитяного маятника уменьшается.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя штатив с муфтой и лапкой, груз с прикреплённой к нему нитью, метровую линейку и секундомер, соберите
экспериментальную установку для исследования свободных колебаний нитяного маятника. Определите время 30 полных колебаний и
вычислите период колебаний для случая, когда длина маятника равна 1 м. Абсолютную погрешность измерения интервала времени
принять равной
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта периода колебаний;
3) Укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний (с учётом абсолютной погрешности измерения
времени);
4) запишите численное значение периода колебаний маятника.
Источники:
1. Рисунок экспериментальной установки:
2. Формула для периода
где – количество колебаний за время
.
3. с;
.
4. Расчёт c.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя штатив с муфтой и лапкой, груз с прикреплённой к нему нитью, метровую линейку и секундомер, соберите
экспериментальную установку для исследования свободных колебаний нитяного маятника. Определите время для 30 полных
колебаний и посчитайте частоту колебаний для случая когда длина нити равна 50 см. Абсолютную погрешность измерения времени
принять равной с.
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки;
2) запишите формулу для расчёта частоты колебаний;
3) укажите результаты прямых измерений числа колебаний и времени колебаний (с учётом абсолютной погрешности);
4) запишите численное значение частоты колебаний маятника.
Источники:
1. Рисунок экспериментальной установки:
2. Формула для частоты
где – количество колебаний за время
.
3. с;
.
4. Расчёт Гц.
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя рычажные весы с разновесом, мензурку, стакан с водой, цилиндр № 1, соберите экспериментальную установку для
измерения плотности материала, из которого изготовлен цилиндр № 1. Абсолютную погрешность измерения массы принять равной
абсолютную погрешность измерения объёма —
В бланке ответов № 2:
1) сделайте рисунок или описание экспериментальной установки для определения объёма тела;
2) запишите формулу для расчёта плотности;
3) укажите с учётом погрешности результаты измерения массы цилиндра и его объёма;
4) запишите числовое значение плотности материала цилиндра.
Источники:
1. Схема экспериментальной установки для определения объёма тела:
2. Плотность равна:
3. Измерение массы (весами)
Объём тела (разность объемов воды в мензурке после погружения тела и до погружения тела):
4. Тогда
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя рычажные весы с разновесом, мензурку, стакан с водой, цилиндр №2, соберите экспериментальную установку для
измерения плотности материала, из которого изготовлен цилиндр № 2. Абсолютную погрешность измерения массы принять равной
абсолютную погрешность измерения объёма
В бланке ответов:
1) сделайте рисунок экспериментальной установки для определения объёма тела;
2) запишите формулу для расчёта плотности;
3) укажите результаты измерения массы цилиндра и его объёма;
4) запишите числовое значение плотности материала цилиндра.
Источники:
1. Рисунок экспериментальной установки:
2. Плотность равна:
3. Измерение массы
Объём тела
4. Тогда
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
Используя штатив с муфтой и лапкой, пружину, динамометр, линейку и три груза, соберите экспериментальную установку для измерения жёсткости пружины.
Определите жёсткость пружины, подвесив к ней три груза. Для измерения веса грузов воспользуйтесь динамометром.
Абсолютную погрешность измерения силы с помощью динамометра принять равной 0,1 Н, абсолютную погрешность измерения
удлинения пружины с помощью линейки принять равной
2 мм.
В бланке ответов № 2:
1) сделайте рисунок или описание экспериментальной установки
2) запишите формулу для расчёта жесткости пружины;
3) укажите результаты измерений веса грузов и удлинения пружины с учётом погрешности измерений;
4) запишите числовое значение жёсткости пружины.
1.Схема экспериментальной установки:
2.Для нахождения жёсткости пружины воспользуемся вторым законом Ньютона:
где – сила упругости,
– масса груза,
– вес, измеренный с помощью динамометра.
И законом Гука:
где – жёсткость пружины,
– удлинение пружины.
Тогда
3. Измерение удлинения равно мм или
м. Измерение веса
Н .
4. Жесткость