Контрольні запитання

1. Що таке сила тертя? Який її напрям?

2. У чому полягає відмінність сили тертя спокою від сили тертя ковзання?

3. Сила тертя між колесами велосипеда і дорогою майже не залежить від швидкості. Тим часом відомо: чим більшу швидкість розвиває велосипедист, тим більшу мускульну силу він прикладає до педалей велосипеда. З чим це пов’язано?

4. Чи треба надавати обтічної форми космічним кораблям?

Лабораторна робота № 9 вивчення умови рівноваги важеля

Обладнання: штатив із муфтою, важіль, набір тягарців, динамометр лінійка з міліметровими поділками

Теоретичні відомості

Важіль – це тверде тіло, яке має вісь обертання. Рівновага важеля означає, що важіль перебуває у спокої. Щоб з’ясувати, коли важіль під дією прикладених до нього сил буде у рівновазі, потрібно знати плечі сил – найкоротші відстані від точки обертання до напряму дії сил. Важіль перебуває у рівновазі, коли сили, що діють на нього, обернено пропорційні плечам цих сил:

, (9.1)

де F₁ та F₂ – сили, що діють на ліву і праву частини важеля, l₁ та l₂ – плечі цих сил.

Важіль буде у рівновазі, коли сума моментів сил, що обертають важіль за годинниковою стрілкою, буде дорівнювати сумі моментів сил, що обертають важіль проти годинникової стрілки. Це правило відоме як правило моментів. Момент сили вважають рівним добутку сили на плече:

M=Fd . (9.2)

Правила техніки безпеки: обережно поводьтеся з приладами, не допускайте їх падіння і руйнування. Не допускайте падіння тягарців, не наближайтеся близько до важеля.

Порядок виконання роботи

1. Установіть важіль на штативі та врівноважте його в горизонтальному положенні за допомогою регулювальних гайок на кінцях (рис. 15).

Рис. 16

2. Утримуючи рукою важіль у горизонтальному положенні, підвісьте до нього на деякій відстані від осі «гірлянду» тягарців загальною вагою Р, як показано на рис. 16.

3. Урівноважте важіль, прикладаючи до нього за допомогою динамометра вертикально напрямлену силу, як показано на рис. 16. Вимірте модуль цієї сили F.

4. Визначте за допомогою поділок на важелі плечі сил l₁ і l₂ (див. рис. 17).

5. Повторіть дослід ще двічі, змінюючи положення точок підвісу тягарців і їх загальну вагу.

6. Зробіть у зошиті для лабораторних робіт схематичні рисунки дослідів. На рисунках укажіть прикладені до важеля сили та плече кожної з них. Обчисліть моменти сил М₁ і М₂, які обертають важіль проти годинникової стрілки та за годинниковою стрілкою відповідно.

Рис. 17

7. Заповніть таблицю:

Р, Н	l1 ,м	М1 ,	F, Н	l2 ,м	М2 ,

8. Порівняйте значення моментів М₁, і М₂ сил, які обертають важіль у протилежних напрямах, і зробіть висновок. Зроблений вами висновок запишіть.

Контрольні запитання

1. Який стан руху тіла називають рівновагою? Які існують види рівноваги?

2. В чому полягає умова рівноваги?

3. Що називається плечем сили?

4. Що називається моментом сили?

5. Як можна переносити точку прикладання сили?

Лабораторна робота № 10

ВИЗНАЧЕННЯ МОМЕНТУ ІНЕРЦІЇ МАХОВОГО КОЛЕСА ДИНАМІЧНИМ МЕТОДОМ

Обладнання: махове колесо; тягарі невеликої маси; масштабна лінійка з міліметровими поділками.

Теоретичні відомості

М

Рис. 18

омент інерції махового колеса визначають за допомогою установки, яка складається з махового колеса з шківом , насадженого на вал, тягаря (рис. 18) і лінійки. Вал закріплений у підшипнику . На шків намотується нитка. До її кінця прикріплюють тягар масою . Під дією тягаря шків разом з валом і маховим колесом рівноприскорене обертається. На характер обертального руху впливає величина моменту інерції махового колеса, момент інерції шківа, момент інерції вала та сила тертя в підшипниках. Вал і шків вибирають такими, щоб вони мінімально впливали на характер обертального руху і не вносили суттєвих змін у його характер. При падінні тягаря його потенціальна енергія (де – висота підняття тягаря) перетворюється в кінетичну енергію поступального руху тягаря, та обертального руху махового колеса і витрачається на виконання роботи проти сил тертя. Кінетична енергія поступального руху тягаря визначається формулою:

(10.1)

Кінетична енергія обертального руху махового колеса визначається формулою:

. (10.2)

Робота проти сил тертя дорівнює і вважається сталою. Тоді для висот і можна записати згідно з законом збереження енергії:

, (10.3)

. (10.4)

З (10.3) та (10.4) і, врахувавши, що , знаходимо :

, (10.5)

де – радіус шківа .

Швидкості і знайдемо через відповідні висоти і часи падіння тягарця :

; . (10.6)