на тонкий невесомый рычаг действуют силы так как показано на рисунке

На тонкий невесомый рычаг действуют силы так как показано на рисунке

К левому концу невесомого стержня прикреплен груз массой 3 кг (см. рисунок).

Стержень расположили на опоре, отстоящей от его левого конца на 0,2 длины стержня. Чему равна масса груза, который надо подвесить к правому концу стержня, чтобы он находился в равновесии? (Ответ дайте в килограммах.)

Одним из условий равновесия стержня является то, что полный момент всех внешних сил относительно любой точки равен нулю. Рассмотрим моменты сил относительно точки опоры. Момент, создаваемый левым грузом равен он вращает стержень против часовой стрелки. Момент, создаваемый правым грузом: — он вращает по часовой.

Приравнивая моменты, получаем, что для равновесия к правому концу стержня необходимо подвесить груз массой

Я, безусловно, могу ошибаться, но я считаю, что ваше решение не является верным.

На рисунке мы видим стержень с 6 креплениями; на первом подвешен груз массой 3 кг, на втором держится сама опора.

Чтобы произошло равновесие, можно на третье крепление подвесить груз массой 3 кг.

Также можно подвесить груз массой 1.5 кг на четвёртое крепление, тогда тоже будет равновесие.

Ещё можно подвесить груз массой 0.75 кг на пятое крепление, в этом случае также возникнет равновесие.

И, наконец, чтобы возникло равновесие, можно на шестое крепление подвесить груз массой 0,375 кг.

Я не могу доказать свой ответ с помощью физических формул, но я всё равно не могу найти ошибку в своих расчётах.

Поэкспериментируйте и опытным путем поймете, что ошибаетесь.

Тело массой 0,2 кг подвешено к правому плечу невесомого рычага (см. рисунок).

Чему равна масса груза, который надо подвесить ко второму делению левого плеча рычага для достижения равновесия? (Ответ дайте в килограммах.)

Одним из условий равновесия стержня является то, что полный момент всех внешних сил относительно любой точки равен нулю. Рассмотрим моменты сил относительно точки опоры. Момент, создаваемый правым грузом равен он вращает стержень по часовой стрелке. Момент, создаваемый левым грузом: — он вращает против часовой. Приравнивая моменты, получаем, что для равновесия к левому концу стержня необходимо подвесить груз массой

Под действием силы тяжести груза и силы F рычаг, представленный на рисунке, находится в равновесии. Вектор силы F перпендикулярен рычагу, груз на плоскость не давит. Расстояния между точками приложения сил и точкой опоры, а также проекции этих расстояний на вертикальную и горизонтальную оси указаны на рисунке.

Если модуль силы F равен 120 Н, то каков модуль силы тяжести, действующей на груз? (Ответ дайте в ньютонах.)

Одним из условий равновесия рычага является то, что полный момент всех внешних сил относительно любой точки равен нулю. Рассмотрим моменты сил относительно опоры рычага. Момент, создаваемый силой F, равен и он вращает рычаг по часовой стрелке. Момент, создаваемый грузом относительно этой точки — он вращает против часовой. Приравнивая моменты, получаем выражение для модуля силы тяжести

Объясните, пожалуйста, почему берется расстояние 0,8м от точки опоры до mg, а не 1м.

Момент есть произведение величины силы на плечо.

См. комментарии к задачам 612 и 618

А mg случайно не надо на косинус умножить? Сила тяжести не перпендикулярно же действует

Вот исчерпывающее определение того, что такое момент силы:

Момент силы относительно точки есть векторное произведение радиус-вектора , проведенного из точки в точку приложения силы, и вектора силы: . Величина момента равна, соответственно, модулю этого векторного произведения: , где — угол между векторами и . Направление момента определяется по правилу буравчика.

По этому поводу уместно также посмотреть комментарии к задачам 612 и 618

Доброго времени суток.

А момент силы, связанный с реакцией опоры со стороны стола Вы не учитываете? Ведь система не подвешена в воздухе, а опирается на поверхность стола. А в этом случае даже в отсутствии силы F система будет в равновесии?

Правильное замечание. Здесь действительно не очень хорошая картинка. Конечно, считается, что рычаг не касается пола.

Если сила mg направлена под углом θ к рычагу L(=0,8м), то M = L*mg*sinθ, где θ это угол между рычагом и приложенной силой.

Этот факт в задаче упущен!

Плечо здесь 1 м, а не 0,8 м, именно учет синуса приводит к тому, что в формуле написано 0,8 м.

Сила тяжести не действует на рычаг, она приложена к грузу! А на рычаг действует ВЕС груза! Необходимо скорректировать условие задачи.

Вы правы, если рассматривать груз отдельно от рычага, то надо говорить о весе. С другой стороны, груз можно считать частью рычага как, например, у колодезных журавлей, и тогда вес и реакцию опоры можно не рассматривать.

Под действием силы тяжести mg груза и силы F рычаг, представленный на рисунке, находится в равновесии. Вектор силы F перпендикулярен рычагу, а груз на плоскость не давит. Расстояния между точками приложения сил и точкой опоры, а также проекции этих расстояний на вертикальную и горизонтальную оси указаны на рисунке.

Если модуль силы F равен 240 Н, то каков модуль силы тяжести, действующей на груз? (Ответ дайте в ньютонах.)

Источник

На тонкий невесомый рычаг действуют силы так как показано на рисунке

Тело массой 0,3 кг подвешено к невесомому рычагу так, как показано на рисунке. Груз какой массы надо подвесить к третьей метке в правой части рычага для достижения равновесия?

Для того, чтобы система находилась в равновесии необходимо, чтобы моменты сил тяжести двух грузов были равны по модулю: где и — соответствующие плечи. Выразим отсюда массу второго груза:

Критерии оценивания выполнения задания

Баллы

Приведено полное решение, включающее следующие элементы:

I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

II) проведены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями);

III) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины

Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев.

Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но допущена ошибка в ответе или в математических преобразованиях или вычислениях.

Источник

На тонкий невесомый рычаг действуют силы так как показано на рисунке

На коротком плече рычага укреплён груз массой 100 кг. Для того чтобы поднять груз на высоту 8 см, к длинному плечу рычага приложили силу, равную 200 Н. При этом точка приложения этой силы опустилась на 50 см. Определите КПД рычага.

Работа по опусканию длинного плеча рычага равна: Работа по поднятию короткого плеча рычага равна Следовательно, КПД рычага равен

Правильный ответ указан под номером 2.

Аналоги к заданию № 87: 114 1313 Все

Отрезок однородной проволоки подвешен за середину. Изменится ли (и если изменится, то как) равновесие рычага, если левую половину сложить вдвое (см. рисунок)? Ответ поясните.

Объяснение: поскольку проволока однородная, масса обоих плеч рычага равна. Момент силы есть произведение модуля силы на длину плеча. Моменты сил тяжести при условии равновесия рычага равны. После сгибания проволоки длина левого плеча уменьшилась, следовательно, момент силы, действующей на левое плечо уменьшился. Таким образом, правое плечо окажется ниже левого плеча рычага.

На рисунке показана система, состоящая из очень лёгкого рычага и невесомого подвижного блока. К оси блока прикреплена гиря массой m = 2 кг. Гирю какой массой M нужно подвесить к правому концу рычага, чтобы система находилась в равновесии?

Для того чтобы рычаг находился в равновесии необходимо, чтобы выполнялось равенство моментов сил, относительно точки опоры, т. е.:

Причем , значит:

Рассмотрим силу действующую на невесомый блок, к которому прикреплен груз массой m. Помимо силы тяжести на блок действуют две равные силы натяжения двух нитей. По второму закону Ньютона:

На плечо рычага со стороны блока действует сила -T (по третьему закону Ньютона).

Так как :

Правильный ответ указан под номером 2.

На рисунке показана система, состоящая из очень лёгкого рычага и невесомого подвижного блока. К правому концу рычага подвешена гиря массой m = 1 кг. Гирю какой массой M нужно подвесить к оси блока, чтобы система находилась в равновесии?

Причем значит:

Рассмотрим силу действующую на невесомый блок, к которому прикреплен груз массой M. Помимо силы тяжести на блок действуют две равные силы натяжения двух нитей. По второму закону Ньютона:

На левое плечо рычага действует сила на правое — Приравнивая их, получаем:

Правильный ответ указан под номером 3.

На шарнире укреплён конец лёгкого рычага, к которому прикреплена гиря массой 2 кг (см. рисунок). С какой силой нужно тянуть за рычаг вверх в точке А для того, чтобы рычаг находился в равновесии?

Рычаг будет находится в равновесии, если суммарный момент сил, действующий на него будет равен нулю. Пусть расстояние от шарнира до точки крепления груза равно l, тогда расстояние от шарнира до точки A будет равно 2l. Запишем уравнение для равенства моментов сил:

Откуда F = mg/2 = 2 · 10/2 = 10 Н.

Правильный ответ указан под номером 3.

На шарнире укреплён конец лёгкого рычага, к которому прикреплена гиря массой 1 кг (см. рисунок). С какой силой нужно тянуть за рычаг вверх в точке А для того, чтобы рычаг находился в равновесии?

Рычаг будет находится в равновесии, если суммарный момент сил, действующий на него будет равен нулю. Пусть расстояние от шарнира до точки A равно l, тогда расстояние от шарнира до точки крепления груза будет равно 2,5l. Запишем уравнение для равенства моментов сил: l · F = 2,5l · mg. Откуда F = 2,5mg = 2,5 · 1 · 10 = 25 Н.

Правильный ответ указан под номером 3.

Аналоги к заданию № 1194: 1221 Все

Рычаг находится в равновесии под действием двух сил. Сила F₁ = 6 Н. Чему равна сила F₂, если длина рычага 25 см, а плечо силы F₁ равно 15 см?

Для тела, находящегося в равновесии сумма моментов сил, действующих на тело равна нулю:

где l₁ и l₂ длины плеч первого и второго рычага соответственно. Выразим силу F₂:

Правильный ответ указан под номером 3.

Лёгкий рычаг находится в равновесии под действием двух сил. Сила F₁ = 6 Н. Чему равна сила F₂, если длина рычага равна 25 см, а плечо силы F₁ равно 15 см? Ответ запишите в ньютонах.

По правилу рычага где l₁, l₂ — соответственно длины плеч первой и второй сил. Плечо первой силы известно, найдём длину плеча второй силы: 25 см − 15 см = 10 см. Выразим из приведённого уравнения силу F₂ и найдём её:

Установите соответствие между техническими устройствами (приборами) и физическими закономерностями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А) спиртовой термометр

1) зависимость гидростатического давления от высоты столба жидкости

2) условие равновесия рычага

3) зависимость силы упругости от степени деформации тела

4) объёмное расширение жидкости при нагревании

ТЕХНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ФИЗИЧЕСКАЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЬ

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

А. Действие спиртового термометра основано на объёмном расширении жидкостей при нагревании.

Б. Садовая тачка является рычагом, потому используется условие равновесия рычага.

Установите соответствие между техническими устройствами (приборами) и физическими закономерностями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

A) жидкостный термометр

Б) рычажные весы

B) пружинный динамометр

ПРИБОР	ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
1) зависимость гидростатического давления от высоты столба жидкости
2) условие равновесия рычага
3) зависимость силы упругости от степени деформации тела
4) объёмное расширение жидкостей при нагревании
5) изменение атмосферного давления с высотой

Сопоставим приборам физические закономерности.

А) В основе принципа действия жидкостного термометра лежит объёмное расширение жидкостей при нагревании.

Б) В основе принципа действия рычажных весов лежит условие равновесия рычага.

В) В основе принципа действия пружинного динамометра лежит зависимость силы упругости от степени деформации тела.

Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Три груза подвесьте слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии 6 см и один груз на расстоянии 12 см от оси. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 6 см от оси вращения рычага для того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении. Абсолютная погрешность измерения длины составляет ±0,5 см. Абсолютная погрешность измерения силы составляет ±0,2 Н.

1) зарисуйте схему экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта момента силы;

3) укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча с учётом абсолютных погрешностей измерений;

4) запишите числовое значение момента силы.

1) Схема экспериментальной установки:

Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Три груза подвесьте слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии 12 см и один груз на расстоянии 6 см от оси. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 12 см от оси вращения рычага для того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении. Абсолютная погрешность измерения силы равна ±0,1 Н, абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±2 мм.

1) зарисуйте схему экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта момента силы;

3) укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча с учётом абсолютных погрешностей измерений;

4) запишите значение момента силы.

1. Схема экспериментальной установки:

5. M = 2,5 · 0,12 = 0,30 Н·м.

Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Три груза подвесьте слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии 6 см и один груз на расстоянии 12 см от оси. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 6 см от оси вращения рычага для того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении. Абсолютная погрешность измерения силы равна ±0,1 Н, абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±1 мм.

На отдельном листе:

1) зарисуйте схему экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта момента силы;

3) укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча с учётом абсолютных погрешностей измерений;

4) запишите числовое значение момента силы.

1. Схема экспериментальной установки (см. рисунок).

Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Три груза подвесьте слева от оси вращения рычага следующим образом: два груза на расстоянии 12 см и один груз на расстоянии 6 см от оси. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 12 см от оси вращения рычага для того, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении. Абсолютная погрешность измерения силы равна ±0,1 Н, абсолютная погрешность измерения расстояния равна ±1 мм.

На отдельном листе:

1) зарисуйте схему экспериментальной установки;

2) запишите формулу для расчёта момента силы;

3) укажите результаты измерений приложенной силы и длины плеча с учётом абсолютных погрешностей измерений;

4) запишите числовое значение момента силы.

1. Схема экспериментальной установки (см. рисунок).

Коэффициент полезного действия определяется как отношение полезной работы к совершённой работе. В данном случае полезной является работа по поднятию груза, то есть по преодолению силы тяжести. Вычислим её как произведение силы тяжести на пройденный телом путь:

Совершённую работу найдём как произведение приложенной силы на пройденный путь:

Таким образом,

Правильный ответ указан под номером 2.

На коротком плече рычага укреплён груз массой 50 кг. Для того чтобы поднять груз на высоту 4 см, к длинному плечу рычага приложили силу, равную 100 Н. При этом точка приложения этой силы опустилась на 25 см. Определите КПД рычага.

Совершённую работу найдём как произведение приложенной силы на пройденный путь:

Таким образом,

Правильный ответ указан под номером 3.

Аналоги к заданию № 87: 114 1313 Все

Полезная работа: Затраченная работа:

Тогда КПД:

На лёгкой рейке при помощи постоянной силы уравновешены три груза массами m, 3m и m (см. рисунок). Трение в осях блоков отсутствует.

Определите, как в результате этого изменятся следующие физические величины: момент силы суммарный момент сил, действующих на левую половину рейки; суммарный момент сил, действующих на всю рейку.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

А) момент силы

Б) суммарный момент сил, действующих на левую половину рейки

В) суммарный момент сил, действующих на всю рейку

Рассмотрим, какой момент сил действует на левую половину рейки в первом и во втором случаях. Пусть расстояние от точки опоры до точки крепления груза массой 3m равно 2l. Подвижный блок действует как рычаг, у которого одно плечо вдвое больше другого, то есть на точку, которая находится на расстоянии 4l от точки опоры действует сила вдвое меньшая силы тяжести, действующей на блок. Момент сил, действующих на левую половину рейки равен в первом и во втором случае равны:

Суммарный момент сил, действующих на левую половину рейки уменьшился. Рейка находится в равновесии, когда сумма моментов всех сил, действующих на рейку равна нулю. В первом и во втором случае рейка находится в положении равновесия, значит, суммарный момент сил, действующих на неё не изменится. Момент сил, действующих на левую половину рейки должен быть равен моменту сил, действующих на правую половину рейки, следовательно, момент силы также уменьшился.

На лёгкой рейке при помощи постоянной силы уравновешены три груза массами m, 2m и 4m (см. рисунок). Трение в осях блоков отсутствует.

Груз массой m отцепляют от груза массой 2m и прикрепляют его к грузу массой 4m. Затем, перемещая точку приложения силы опять уравновешивают рейку (модуль силы при этом не меняется).

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

А) момент силы

Б) суммарный момент сил, действующих на левую половину рейки

В) суммарный момент сил, действующих на всю рейку

Рассмотрим, какой момент сил действует на левую половину рейки в первом и во втором случаях. Пусть расстояние от точки опоры до точки крепления груза массой 4m равно 2l. Подвижный блок действует как рычаг у которого одно плечо вдвое больше другого, то есть на точку, которая находится на расстоянии 4l от точки опоры действует сила, вдвое меньшая силы тяжести, действующей на блок. Момент сил, действующих на левую половину рейки равен в первом и во втором случае равны:

Суммарный момент сил, действующих на левую половину рейки увеличился. Рейка находится в равновесии, когда сумма моментов всех сил, действующих на рейку равна нулю. В первом и во втором случае рейка находится в положении равновесия, значит, суммарный момент сил, действующих на неё не изменится. Момент сил, действующих на левую половину рейки должен быть равен моменту сил, действующих на правую половину рейки, следовательно, момент силы также увеличился.

Источник