Умови рівноваги важеля

Що об'єднує усі ці малюнки:

Важіль

Найпростішим механізмом, за допомогою якого можна підняти важкі предмети, є важіль.

Важіль застосовують для зміни напряму і значення сили. Він має певні характеристики:

1. шальки - установлення рівноваги до вимірювання

2. вісь обертання

3. плечі сил - 3а ліве плече, 3б праве плече

4. точка прикладання сили 4а, 4б

5. сили F1. F2

Важіль під дією сил може обертатися або перебувати в стані спокою. Нерухомий важіль, на який діє кілька сил, називають зрівноваженим.

Коли ж важіль, на який діють сили, буде зрівноваженим?

Отже:

АО = 10 см m₁ = 102 г ОВ = 10 см m₂ = 102 г

АО = 0,1 м m₁ = 0.102 кг ОВ = 0,1 м m₂ = 0.102 кг

F₁ - ? F₂ - ?

F₁ =m₁ * g F₂ =m₂ * g

F₁ =0.102 * 10 = 1.02 H F₂ =0.102 * 10 = 1.02 H

Якщо на зрівноважений важіль діють однакові сили, то плечі цих сил також однакові.

Отже:

АО = 10 см m₁ = 102 г ОВ = 10 см m₂ = 102 г + 102 г

АО = 0,1 м m₁ = 0.102 кг ОВ = 0,1 м m₂ = 0.204 кг

F₁  - ?  F₂ - ?  

F₁ =m₁  g F₂ =m₂ * g

F₁ =0.102 * 10 = 1.02 H F₂ =0.204 * 10 = 2,04 H

Для сили, значення якої вдвоє більше, плече буде вдвоє меншим.

Як позначити плечі важеля?

Ліве плече d₁ Праве плече d₂

Отже, для того щоб важіль перебував у рівновазі, потрібно до довшого плеча прикласти силу в стільки разів меншу, у скільки разів його довжина більша за довжину коротшого плеча. Таке правило важеля описують формулою обернено пропорційної залежності:

де F₁ і F₂ - сили, які діють на важіль; d₁ і d₂ плечі відповідних сил. Тому правило (умову) рівноваги важеля можна сформулювати так.

Важіль перебуває в рівновазі тоді, коли значення сил, які діють на нього, обернено пропорційні плечам цих сил.

Назвіть ім'я винахідника, з яким пов'язані дані винаходи.

Утворіть формули для знаходження фізичних величин (сил і плеч важеля), використовуючи формулу правила важеля.

Момент сили

З того часу як Архімед установив правило важеля, ним користувалися у первісному вигляді майже 1900 років. І лише в 1687 р. французький вчений П. Варіньйон надав йому більш загальної форми, скориставшися поняттям моменту сили.

Момент сили — це фізична величина, значення якої визначають добутком модуля сили , що обертає тіло, та її плеча.

M = F * d

Доведемо, що важіль перебуває в рівновазі під дією двох сил, якщо значення моменту М₁ сили, яка обертає важіль проти руху годинникової стрілки, дорівнює значенню моменту М₂ сили, яка обертає його за рухом стрілки годинника, тобто: M₁ = M₂

Користуючись правилом важеля, випливає рівність: F₁ * d₁ = F₂ * d_{2 ,} тобто

М₁ = F₁  * d_{1 -} момент сили, яка повертає важіль проти годинникової стрілки,

а M₂ = F₂ * d_{2 -} момент сили, яка повертає важіль за годинниковою стрілкою.

Отже, правило (умову) рівноваги важеля можна ще сформулювати так.

Важіль перебуває в рівновазі під дією двох сил, якщо значення моменту сили, яка обертає важіль проти руху годинникової стрілки, дорівнює значенню моменту сили, яка обертає його за рухом годинникової стрілки.

F₁ * d₁ = F₂ * d₂  На основі даної формули виведемо фізичні величини:

F₁= F₂=

d₁= d₂=

Завдання:

Довжина лівого плеча важеля 32 см, а сила яка діє на праве становить 13,5 Н та має довжину плеча 15 см. Визначте силу, що діє на ліве плече та округліть відповідь до сотих.

Користуючись додатковими джерелами інформації, знайдіть повідомлення про наукові відкриття французького вченого П. Варіньйона.

Інформацію можна подати у різних форматах (текст, презентація, відео)