Цель: опытным путем проверить условие равновесия блока, определить выигрыш в силе при его использовании.
Оборудование: штатив с лапкой, неподвижный и подвижный блоки, набор грузов массой 100г. каждый, динамометр, линейка, нить длиной 80-100 см
Проверьте себя
Ответьте письменно на вопросы
Что представляют собой подвижный и неподвижный блоки?
Блок представляет собой колесо с желобом, через который проходит трос. В неподвижном блоке ось закреплена, а груз крепится к одному из концов троса. В подвижном блоке ось не закреплена, к ней крепится груз.
2. Почему блоки не дают выигрыша в работе?
Работа равна произведению силы на пройденное расстояние. Но если с помощью простого механизма выигрывают в силе, то практически во столько же раз проигрывают в расстоянии. Поэтому выигрыша в работе нет
Ход работы
Показания динамометра и вес груза практически равны, отношение веса груза силе практически равно единице. Данный результат подтверждает, что неподвижный блок не дает выигрыша в силе, а лишь изменяет направление силы
Подвижный блок дает выигрыш в силе во всех опытах
Р = 4,0 Н
А₁ = 4mgh₁ = Ph₁ = 4,0 H ∙ ... = .....Дж А₂ = F₂ h₂ = ...
А₁ ≈ А₂ Подвижный блок выигрыша в работе не дал. Мы получили экспериментальное подтверждение "золотого правила механики"
Ответьте письменно на контрольные вопросы
Чем отличается подвижный блок от неподвижного?
У неподвижного блока ось закреплена, а у подвижного нет. Неподвижный блок не дает выигрыша в силе, а лишь изменяет ее направление. Подвижный блок дает выигрыш в силе в два раза
2. Как изменились бы результаты опытов 1-4, если бы блоки имели большую массу (были изготовлены из металла)?
Выигрыш в силе для подвижного блока уменьшился бы, так как было бы необходимо затратить работу на поднятие блока (выполнить работу против силы тяжести, действующей на блок). В случае неподвижного блока ничего не изменится.
3. В чем заключается смысл "золотого правила механики"?
Простые механизмы не дают выигрыша в работе. Во сколько раз выигрывают в силе, во столько же раз проигрывают в пути
Выводы:
В работе опытным путем нами установлено:
неподвижный блок не дает выигрыша в силе
подвижный блок дает выигрыш в силе не более, чем в два раза
подвижный блок не дает выигрыша в работе. Этот результат соответствует "золотому правилу механики". При использовании подвижного блока мы даже проиграли в работе, т.к. блок имеет массу, а значит потребовалась дополнительная работа по его подъему.
Суперзадание.
Будет ли одинаковым КПД подвижного блока при подъеме одного, двух, трех, четырех и т.д. грузов? Ответ аргументируйте.