Як знайти точку опори.

Важіль - це найпростіший механізм, відомий нашим предкам з незапам'ятних часів, він представляє собою тверде тіло, що обертається навколо нерухомої точки - точки опори . Важіль служить для отримання виграшу в силі, для здійснення роботи або для зміни напрямку прикладання сили. В якості важеля може виступати звичайна палиця, лом, дошка. Різновидом важеля є також воріт і блок. І способи пошуку точки опори в залежності від цього можуть бути різні.
Вам знадобиться
  • - важіль;
  • - вантажі;
  • - динамометр;
  • - лінійка.
Інструкція
1
Вектор сили F, прикладеної до важеля, лежить на прямій, яка називається лінією дії сили. Найкоротша відстань від цієї лінії до точки опори - плече сили L. Важіль знаходиться в рівновазі за умови, що відношення прикладених до нього сил обернено пропорційно відношенню плечей цих сил: F1/F2 = L2/L1 (формула 1). Таким чином, точку опори можна знайти, якщо відомі сили F1 (навантаження), F2 (додається зусилля) і довжина самого важеля L.
2
За допомогою динамометра виміряйте величину сил F1 і F2 в ньютонах. Лінійкою виміряйте довжину важеля L і запишіть значення в метрах.
3
Знаходження точки опори для важеля 1 роду. Такий важіль ще називають «Коромисло» або «Терези». Лінії дії сил перебувають по різні сторони від осі обертання важеля. Прикладом такого важеля будуть гойдалки, ножиці, кліщі. В цьому випадку L = L1 + L2. Висловіть довжину одного з плечей важеля через довжину іншого плеча і довжину всього важеля: L2 = L-L1 (формула 2).
4
Підставте формулу 2 в формулу 1: F1/F2 = (L-L1)/L1 (формула 3). З формули 3 шляхом перетворень висловіть L1: L1 = F2 * L/(F1 + F2) (формула 4). Підставте відповідні значення F1, F2 і L в формулу 4 і обчисліть значення L1. Від точки прикладання сили F1 відкладіть отриману довжину L1 і зробіть зарубки. Це і буде шукана точка опори важеля 1 роду.
5
Знаходження точки опори для важеля 2 роду. Такий важіль носить назву «Тачка». В даному випадку сили діють по одну сторону від точки опори, причому зусилля F2 виявляється на вільний кінець важеля. За таким принципом працюють щипці для розколювання горіхів, тачки. В даному випадку точкою опори є той кінець важеля, який ближче до точки прикладання навантаження, сили F1.
6
Знаходження точки опори для важеля 3 роду. Такий важіль називається «Пінцет». Тут сили теж діють по одну сторону від точки опори, як і у важелі 2 роду. Але зусилля F2 докладено між віссю обертання важеля і навантаженням F1. Така схема використовується при роботі людського передпліччя, пінцета. В даному випадку точка опори - це кінець важеля протилежний навантаженні.
Зверніть увагу
Якщо в якості важеля виступають воріт або нерухомий блок, то точкою опори є вісь обертання. У рухомого блоку точка опори розташована на протилежній стороні від точки докладання зусиль.
Корисна порада
При обчисленнях одні й ті ж фізичні величини вимірюйте в однакових одиницях: силу - в ньютонах, довжину - в метрах.