почему подвес груза должен иметь как можно большую длину

Решебник по физике за 9 класс Кикоин: решения задач, самое важное и лабораторные работы

Лабораторная работа № 8 «Измерение ускорения свободного падения с помощью маятника».

Цель работы: вычислить ускорение свободного падения из формулы для периода колебаний математического маятника:

Для этого необходимо измерить период колебания и длину подвеса маятника. Тогда из формулы (1) можно вычислить ускорение свободного падения:

1) часы с секундной стрелкой;

2) измерительная лента (Δ_л = 0,5 см).

Материалы: 1) шарик с отверстием; 2) нить; 3) штатив с муфтой и кольцом.

Порядок выполнения работы

1. Установите на краю стола штатив. У его верхнего конца укрепите при помощи муфты кольцо и подвесьте к нему шарик на нити. Шарик должен висеть на расстоянии 3—5 см от пола.

2. Отклоните маятник от положения равновесия на 5—8 см и отпустите его.

3. Измерьте длину подвеса мерной лентой.

4. Измерьте время Δt 40 полных колебаний (N).

5. Повторите измерения Δt (не изменяя условий опыта) и найдите среднее значение Δt_ср.

6. Вычислите среднее значение периода колебаний T_ср по среднему значению Δt_ср.

7. Вычислите значение g_cp по формуле:

8. Полученные результаты занесите в таблицу:

опытаl, мNΔt, сΔt_ср, с

9. Сравните полученное среднее значение для g_cp со значением g = 9,8 м/с 2 и рассчитайте относительную погрешность измерения по формуле:

Целью данной лабораторной работы является экспериментальное установление ускорения свободного падения с помощью маятника. Зная формулу периода колебания математического маятника Т =

можно выразить значение g через величины, доступные простому установлению путем эксперимента и рассчитать g с некоторой точностью. Выразим

где l — длина подвеса, а Т — период колебаний маятника. Период колебаний маятника Т легко определить, измерив время t, необходимое для совершения некоторого количества N полных колебаний маятника

Математическим маятником называют груз, подвешенный к тонкой нерастяжимой нити, размеры которого много меньше длины нити, а масса — много больше массы нити. Отклонение этого груза от вертикали происходит на бесконечно малый угол, а трение отсутствует. В реальных условиях формула

имеет приблизительный характер.

Рассмотрим такое тело (в нашем случае рычаг). На него действуют две силы: вес грузов P и сила F (упругости пружины динамометра), чтобы рычаг находился в равновесии и моменты этих сил должны быть равны по модулю меду собой. Абсолютные значения моментов сил F и P определим соответственно:

В лабораторных условиях для измерения с некоторой степенью точности можно использовать небольшой, но массивный металлический шарик, подвешенный на нити длиной 1-1,5 м (или большей, если есть возможность такой подвес разместить) и отклонять его на небольшой угол. Ход работы целиком понятен из описания ее в учебнике.

Средства измерения: секундомер (Δt = ±0,5 с); линейка или измерительная лента (Δl = ±0,5 см)

опыта1, мNt, сt_ср, сТ_срg_ср, м/с 211,54010021,54098992,4759,65731,54099

Шаблоны Инстаграм БЕСПЛАТНО

Хотите получить БЕСПЛАТНЫЙ набор шаблонов для красивого Инстаграма?

Напишите моему чат-помощнику в Telegram ниже 👇

Вы получите: 🎭 Бесплатные шаблоны «Bezh», «Akvarel», «Gold»

или пишите «Хочу бесплатные шаблоны» в директ Инстаграм @shablonoved.ru

Шаблоны Инстаграм БЕСПЛАТНО

Хотите получить БЕСПЛАТНЫЙ набор шаблонов для красивого Инстаграма?

Напишите моему чат-помощнику в Telegram ниже 👇

Вы получите: 🎭 Бесплатные шаблоны «Bezh», «Akvarel», «Gold»

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Длина подвеса груза может изменяться по различным законам движения: по оптимальному ( 445) или по закону равномерно переменного движения. [1]

Следствием больших скоростей и ускорений, однако, являются значительные перегрузки в звеньях механизмов, раскачивание груза, возникновение упругих колебаний системы: и пробуксовка колес или юз механизмов перемещения, причем амплитуды раскачивания и упругих колебаний зависят от ряда факторов, в том числе от длины подвеса груза /, начальной ( унач) и конечной ( UKOH) скоростей точки подвеса в период разгона механизма. [11]

Динамический расчет подъемной стрелы башенного крана при работе МИВ и заторможенном механизме подъема показывает, что с уменьшением вылета, которое сопровождается ростом длины подвеса груза вследствие т & катывания грузовых канатов, углы отклонения канатов от вертикали уменьшаются, а линейные амплитуды отклонений растут. [12]

При применении стрел с устройством, выравнивающим траекторию движения груза, мощность двигателя механизма изменения вылета расходуется ишвным образом на преодоление сил трения в шарнирах укосины и при oi ибании канатами блоков, а также ветровой и инерционной нагрузок. Эти стреловые устройства выполняют с прямыми стрелами и шарнирпо-сочленснными укосинами. При прямых стрелах горизонтальное перемещение груза при изменении вылета обеспечивается канатными уравнительными устройствами, обеспечивающими огибание подъемным канатом блоков и соответствующее изменение длины подвеса груза так. Эти выравнивающие устройства выполняют в виде уравнительных полиспастов, уравнительных блоков или уравнительных барабанов. [15]

Источник

Рычаг. Равновесие сил на рычаге

Содержание

С древних времен люди используют различные устройства для совершения механической работы. Эти устройства позволяют поднимать груза большой массы или перемещать их. Они называются простыми механизмами.

Например, еще в Древнем Египте (около трех тысяч лет назад) использовали рычаги (рисунок 1). С их помощью передвигали и поднимали на большую высоту огромные каменные плиты.

Рисунок 1. Строительство пирамид по Геродоту (гравюра XVIII века).

В данном уроке мы рассмотрим этот механизм и его устройство. Именно рычаг дает возможность приложить меньшую силу, чем потребовалось бы без него. По этой причине рычаги присутствуют в составе сложных машин и устройств и в современном мире.

Устройство рычага

Рычаг – это любое твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры.

Взгляните на рисунок 2. В данном случае Образавр использует в качестве рычага обычную палку, чтобы поднять тяжелый камень.

В обоих случаях у этого рычага есть неподвижная точка опоры – точка О. Через нее проходит воображаемая ось, вокруг которой может поворачиваться рычаг.

Сила, с которой Образавр действует на палку (рычаг) меньше веса камня, но, тем не менее, у него получается сдвинуть этот камень. Это говорит о том, что с помощью рычага человек получает выигрыш в силе.

Таким образом, рычаги бывают двух видов (рисунок 3):

Рисунок 3 является схематическим изображением рычагов, показанных на рисунке 2.

Условие равновесия рычага

Рисунок 4. Рычаг.

Рисунок 5. Схематическое изображение рычага.

Плечо силы – это кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой сила действует на рычаг.

Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы. Длина этого перпендикуляра и есть плечо данной силы.

С помощью таких опытов было установлено правило равновесия рычага:

Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил

Это правило было установлено Архимедом еще в III веке до н. э. Иногда правило равновесия рычага так и называют – правило Архимеда. Легенда гласит, что после этого открытия Архимед воскликнул: “Дайте мне точку опору, и я переверну Землю!”.

Из правила равновесия следует, что меньшей силой можно уравновесить большую силу при помощи рычага.

Примеры задач

Показать решение и ответ

Решение:

Запишем правило равновесия рычага:

$F_1 = F_2 \cdot \frac = gm \cdot \frac = 9.8 \frac<Н> <кг>\cdot 300 \space кг \cdot \frac<0.6 \space м> <3 \space м>= 2940 \space Н \cdot 0.2 = 588 \space Н$.

СИ:
$0.1 \space кг$
$0.2 \space кг$
$0.5 \space м$
$0.2 \space м$

Показать решение и ответ

$F_2 = P_2 = gm = g(m_1 + m_2) = 9.8 \frac<Н> <кг>\cdot (0.1 \space кг + 0.2 \space кг) = 9.8 \frac<Н> <кг>\cdot 0.3 \space кг \approx 3 \space Н$.

Запишем правило равновесия рычага:

Найдем массу груза:

$m_3 = \frac = \frac<1.2 \space Н><9.8 \frac<Н><кг>> \approx 0.1 \space г = 100 \space г$.

Источник

Почему подвес груза должен иметь как можно большую длину

При подвешивании груза массой m к стальному тросу длина троса возрастает на от его начального значения L. В каком случае величина не изменится?

1) L будет вдвое больше, а m — вдвое меньше

2) L и m будут вдвое больше

3) L и m будут вдвое меньше

4) L будет вчетверо меньше, а m — вдвое меньше

Сила упругости, возникающая при деформации троса, уравновешивает силу тяжести, действующую на груз:

Легко видеть, что верно утверждение 1. При увеличении длины троса вдвое коэффициент жесткости троса уменьшается вдвое. Следовательно, для того чтобы удлинение троса осталось прежним, необходимо уменьшить массу груза в 2 раза.

объясните пожалуйста поподробнее. если не сложно

Видимо, требуется пояснить, почему половина троса имеет в два раза большую жесткость, чем весь трос. Поясню.

Трос нельзя растягивать, прикладывая силу с одной стороны, он всегда растянут двумя равными по величине силами, приложенными с разных концов, и именно этой силе по третьему закону равна сила натяжения трос (в нашем случае трос вниз тянет сила тяжести со стороны груза, а вверх какое-нибудь крепление, к которому он закреплен, иначе трос вместе с грузом просто бы упал). Натяжение троса остается постоянным по всей длине. Под этим подразумевается, что если мысленно выделить некоторый кусок троса, то остальные части троса будут его растягивать с такой же силой, как внешние силы растягивают весь трос. Кроме того, трос растягивается равномерно по всей длине. Рассмотрим теперь кусок равный половине троса. Ясно, что если весь трос растянулся на , то половина растянулась только на . Но сила то к половине приложена такая же, как ко всему тросу, это означает, что . Следовательно, . Отсюда нетрудно получить, что при увеличении длины троса, жесткость наоборот уменьшается в два раза.

Резюме такое: «Чем длиннее трос, тем легче его растягивать».

В формулировке задачи не хватает указания, что площадь сечения троса следует считать неизменной. По-видимому, это подразумевается, но более корректно, всё-таки, прописать это.

Отсюда m1/m2=L2/L1 только если S1=S2.

И не требуется никаких рассуждений словами, всё показывают формулы.

Спасибо за такое подробное решение. Но боюсь, что не все в школе знакомятся с модулем Юнга.

А в комментарии выше формул вполне достаточно, слова только помогают их понять 🙂

я вообще не знакома с формулой,данной Павлом,хотя учусь в физ-мате,нужно ли это учить?

Мой опыт мне подсказывает, что знание этой формулы не является необходимым, но я могу ошибаться. Если время у Вас есть, познакомьтесь с такой величиной, как модуль Юнга.

модуль Юнга изучается в 10 кл средней школы

К сожалению, сейчас в школах выделяется на физику разное количество часов, а потому учебные программы сильно разнятся.

В школе сейчас модуль Юнга не изучается!! а что физ-матовцы его не знают. а что тогда они изучают по теме «Свойства твердых тел». лучшее объяснение(из приведенных) Алексея Малышева!

Источник

Нужно решить, помогите пожалуйста))))))
Лабораторная работа № 2 по теме:

«ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ».
Цель работы: научиться измерять потенциальную энергию поднятого над землей тела и
упругодеформированной пружины; сравнить два значения потенциальной энергии
системы.
Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, динамометр лабораторный, линейка, груз
массой m на нити длиной около 25 см, набор картонок, толщиной порядка 2 мм, краска и
кисточка.

Трудность эксперимента состоит в точном определении максимальной деформации
пружины, т.к. тело движется быстро.

Подставив выражение для k в формулу для энергии получим:

ОЦЕНКА ____________
__________________________________________________________________
12. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.
Вес
груза
P,
(Н)

Высота,
с
которой
падает
груз
h = l + Δl
(м)
Потенциальная
энергия
поднятого
груза
(Дж)

Энергия
деформированной
пружины :
,
(Дж)

1 0.2 0.06 16
13. Сравните значения потенциальной энергии в первом и во втором состояниях
системы: ____________________________________________________________________
ВЫВОД:
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
Дополнительно:
1. От чего зависит потенциальная энергия системы? ______________________________
2. От чего зависит кинетическая энергия тел? ____________________________________
3. В чем состоит закон сохранения полной механической энергии? __________________
___________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
4. Отличия и сходства силы тяжести от силы упругости (определения, обозначения,
направление, единицы измерения в СИ).
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
5. Вычислите относительные и абсолютные погрешности измерения энергии:
___________; __________;
_________; ________.
6. Решить задачу:
Мяч массой 100г брошен вертикально вверх со скоростью 20 м/с. Чему равна
потенциальная энергия его в высшей точке подъема? Сопротивление воздуха не
учитывать.
Дано: СИ: Решение:

Источник