Решение: Равновесие рычага
Используя рычаг, три груза, штатив и динамометр, соберите установку для исследования равновесия рычага. Два груза подвесьте слева от оси вращения рычага на расстоянии 18 см, а один груз — на расстоянии 9 см справа от оси вращения. Определите момент силы, которую необходимо приложить к правому концу рычага на расстоянии 18 см от оси вращения рычага, чтобы он оставался в равновесии в горизонтальном положении. Абсолютная погрешность измерения силы равна $\pm 0{,}1\ \text{Н}$, абсолютная погрешность измерения расстояния равна $\pm 2\ \text{мм}$.
Решение по шагам
6 шаговСхема установки должна содержать горизонтальный рычаг, закреплённый на оси вращения в штативе, два груза слева на плече $0{,}18\ \text{м}$, один груз справа на плече $0{,}09\ \text{м}$ и динамометр, приложенный к правому концу рычага на плече $0{,}18\ \text{м}$.
Момент силы относительно оси вращения рассчитывают по формуле:
$$M = Fl$$Измеренное плечо приложенной силы записывают с учётом погрешности:
$$l = (0{,}180 \pm 0{,}002)\ \text{м}$$Измеренную динамометром силу записывают с учётом погрешности:
$$F = (F_{\text{изм}} \pm 0{,}1)\ \text{Н}$$Момент приложенной силы находят умножением измеренной силы на плечо:
$$M = F_{\text{изм}} \cdot 0{,}180\ \text{Н}\cdot\text{м}$$Если обозначить вес одного груза через $P$, то из условия равновесия также следует $F \cdot 0{,}18 + P \cdot 0{,}09 = 2P \cdot 0{,}18$, откуда $F = 1{,}5P$. Численное значение силы и момента можно получить только после измерения силы динамометром.
M = F_{\text{изм}} \cdot 0{,}180\ \text{Н}\cdot\text{м}, где $F_{\text{изм}}$ — показание динамометра; численное значение определяется по результату измерения.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Не указывают ось вращения и плечи сил на схеме.
Используют расстояние 9 см вместо плеча приложенной силы 18 см.
Не переводят длину плеча из сантиметров в метры.
Записывают показание динамометра без абсолютной погрешности $\pm 0{,}1\ \text{Н}$.
Путают силу с моментом силы.