Краткое пояснение: В данном задании требуется выполнить несколько практических работ, связанных с определением условий равновесия рычага, определением КПД наклонной плоскости и исследованием плавания тел.
Задание 1. Выяснение условия равновесия рычага
Цель работы: Проверить на опыте условие равновесия рычага и правило моментов.
Оборудование: Рычаг на штативе, набор грузов массой 100 г каждый, линейка, динамометр.
Порядок выполнения:
- Уравновесьте рычаг первого рода с помощью гаек на его концах так, чтобы он расположился горизонтально.
- Подвесьте два груза на левой части рычага на некотором расстоянии \( l_1 \) от оси вращения. Опытным путем установите, на каком расстоянии \( l_2 \) справа от оси вращения надо подвесить: а) один груз; б) два груза; в) три груза, чтобы рычаг пришел в горизонтальное равновесное положение.
- Обработайте результаты измерений. Считая, что каждый груз весит 1 Н, запишите в таблицу 19 результаты прямых измерений с учётом абсолютной погрешности, равной цене деления шкалы линейки, а вычислений без учёта погрешностей.
- Для каждого случая определите моменты сил \( M_1 = F_1l_1 \) и \( M_2 = F_2l_2 \), стремящихся повернуть рычаг в разные стороны.
- Проанализируйте результаты и сделайте вывод.
Дополнительное задание:
- Исследуйте равновесие рычага второго рода.
- Подвесьте два груза справа от оси вращения рычага на расстоянии 5 см.
- С помощью динамометра определите, какую силу и как нужно приложить на расстоянии 20 см от оси вращения правее грузов, чтобы удерживать рычаг в равновесии.
- Запишите результаты измерений и вычислений в таблицу, которую составьте самостоятельно по аналогии с таблицей 19, и сделайте соответствующий вывод для этого случая.
Задание 2. Определение КПД наклонной плоскости
Цель работы: Определить коэффициент полезного действия (КПД) наклонной плоскости. Проверить гипотезу: «КПД простого механизма меньше 100% (на примере наклонной плоскости)».
Приборы и материалы: Деревянная доска, динамометр, измерительная лента или линейка, брусок, штатив с муфтой и лапкой, нить.
Задание 3. Определение условий плавания тел
4. Для каждого случая определите объём вытесненной воды и рассчитайте выталкивающую силу \( F_A = \rho V g \).
5. Сделайте вывод об условии плавания тела в жидкости.