Сложение сил, действующих на тело под углом друг к другу

Рис. 24.

Задание 5. Покажите на опыте сложение двух сил, направленных под углом друг к другу.

Оборудование: набор по статике с магнитной доской.

В качестве тела возьмите кольцо, к которому привязаны три нити. Соберите установку по рис. 24, используя набор по статике с магнитной доской. Отметьте на доске положение кольца, направления нитей и величины сил по показаниям динамометров.

Отцепите два динамометра и натяните пружину третьего до восстановления отмеченного положения тела (кольца). Покажите, что динамометр измеряет равнодействующую натяжения двух других динамометров. Постройте параллелограмм сил.

Сформулируйте правило параллелограмма для сложения силовых векторов.

Сделайте чертеж в тетради.

Задание 6. Покажите зависимость величины и направления равнодействующей от угла между составляющими силами.

Оборудование: набор по статике с магнитной доской.

Измените величину углов между пружинами динамометров (закрепите их в других местах доски, используя приборы и материалы предыдущего задания).

Выведите три частных случая правила параллелограмма:

1.  = 0⁰ (180⁰)

1.  = 90⁰

2. 0⁰    90⁰

Сделайте чертеж в тетради.

Задание 7. Продемонстрируйте правило параллелограмма сил с помощью установок, изображенных на рисунках 25 и 26.

Оборудование: демонстрационные динамометры, блоки, металлическая рамка, нить, набор грузов.

Объясните, в чем методические достоинства и недостатки демонстраций правила параллелограмма сил по сравнению с выполненной демонстрацией опыта в задании 5?

Рис. 25. Рис. 26.

Разложение сил на две составляющие.

Задание 8. Покажите, что разложение силы по двум направляющим имеет бесчисленное множество решений.

Оборудование: демонстрационные динамометры, блок, штативы, нить, набор грузов, набор по статике с магнитной доской.

Подвесьте тело, как показано на рис. 27. Отметьте показания динамометров. Изменяя углы между направлениями сил, покажите изменение показаний динамометров для одного и того же подвешенного тела.

Рис. 27. Рис. 28.

Задание 9. Покажите разложение веса тела, действующего на кронштейн.

Оборудование: демонстрационные динамометры, блок, штативы, нить, набор грузов.

Соберите модель кронштейна, в котором назначение балки и кронштейна выполняют пружины и демонстрационные динамометры (см. рис. 28).

Подвесьте на кронштейн груз. Отметьте показания динамометров и покажите, какие деформации испытывают отдельные части кронштейна.

Выполните графическое разложение силы по направлению осей балки и подкоса и покажите совпадение опытных данных с графическими.

Объясните, как показать зависимость деформаций частей кронштейна от угла подкоса к балке?

Сформулируйте экспериментальную задачу для учащихся.

Задание 10. Покажите назначение основных частей кронштейна – балки и подкоса.

Оборудование: два листа плотной бумаги, набор грузов.

Для этого сверните в трубки два листа плотной бумаги. Закрепите один конец трубки и подвесьте на другой ее конец гирю. Наблюдения занесите в тетрадь. Затем установите вторую трубку в качестве подкоса и вновь подвесьте гирю. Сделайте вывод из опыта.

Задание11. Продемонстрируйте разложение силы тяжести на наклонной плоскости.

Оборудование: демонстрационные динамометры с принадлежностями, штативы, нить.

Установите металлический цилиндр в равновесии с помощью двух динамометров, как указано на рис. 29.

Отметьте показания динамометров и сравните с результатами, полученными графически.

Рис. 29.

Поясните, как проверить, уравновешены ли силы на наклонной плоскости? Как объяснить расхождение между вычисленной величиной силы и опытными данными, полученными при выполнении этого задания?

Сформулируйте экспериментальную задачу для учащихся.