Номер 31, страница 75, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава V. Работа, мощность, энергия. Параграф 23. Простые механизмы. Рычаг - номер 31, страница 75.

Условие.

31. Придумайте, как изготовить самодельные рычажные весы. Что из доступных дома предметов можно использовать в качестве гирь?

Решение.

Придумайте, как изготовить самодельные рычажные весы.

Для изготовления самодельных рычажных весов понадобятся три основных элемента: коромысло, точка опоры и чаши.
1. Коромысло. В качестве коромысла можно использовать любой прямой, достаточно жесткий и легкий предмет, например, деревянную линейку, ровную рейку или пластиковую вешалку-плечики. Самое важное — точно найти центр тяжести коромысла. Обычно он совпадает с его геометрическим центром. Эту точку нужно отметить.
2. Точка опоры. Коромысло необходимо установить на точку опоры так, чтобы оно могло свободно качаться. Это можно сделать двумя способами: подвесить коромысло на прочной нити, привязанной точно в центре, либо установить центр коромысла на острую грань, например, на лезвие ножа (соблюдая осторожность), ребро треугольника или другой карандаш, положенный на стол.
3. Чаши весов. Чаши должны быть одинаковыми. Их можно изготовить из легких материалов: двух пластиковых стаканчиков, крышек от бутылок или небольших картонных коробочек. К каждой чаше нужно привязать три-четыре нити одинаковой длины, соединив их вместе, чтобы получилась подвеска.
4. Сборка и калибровка. Подвесьте чаши на коромысло на строго одинаковом расстоянии от точки опоры. Для этого на линейке можно использовать деления. Пустые весы должны находиться в равновесии (коромысло должно быть расположено горизонтально). Если равновесия нет, можно прикрепить небольшой кусочек пластилина или скотча к более легкой стороне коромысла для балансировки.
Принцип действия весов основан на правиле равновесия рычага: рычаг находится в равновесии, когда моменты сил, действующих на него, равны. Для равноплечего рычага ($l_1 = l_2$) равновесие достигается при равенстве сил, а значит, и масс на чашах ($m_1 = m_2$). Формула моментов сил: $M_1 = M_2$ или $F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2$.

Ответ: Для изготовления весов нужно взять линейку (коромысло), найти её центр и подвесить на нити (точка опоры). По бокам на равных расстояниях от центра подвесить две одинаковые чаши (например, из пластиковых стаканчиков). Перед использованием весы необходимо сбалансировать.

Что из доступных дома предметов можно использовать в качестве гирь?

В качестве самодельных гирь (эталонов массы) можно использовать предметы, масса которых либо известна, либо одинакова для каждой единицы.
1. Предметы с известной массой.
• Монеты: масса монет одного номинала является стандартной (например, масса монеты в 1 российский рубль составляет 3,25 г). Эту информацию легко найти в интернете. Это один из самых точных доступных эталонов.
• Вода: плотность воды почти равна 1 г/см³ (или 1 кг/л). С помощью медицинского шприца или мерного стакана можно отмерить точный объем воды ($\text{V}$) и рассчитать ее массу ($\text{m}$) по формуле $m = \rho V$. Например, 10 мл воды будут иметь массу примерно 10 г.
• Упакованные товары: пачка соли или сахара (1 кг), пачка сливочного масла (180 или 200 г), плитка шоколада (100 г). Масса указана на упаковке.
2. Предметы с одинаковой, но неизвестной массой.
Такие предметы можно использовать как условную единицу измерения для сравнения масс разных тел.
• Канцелярские скрепки, кнопки, бусины.
• Одинаковые гвозди, шурупы, гайки.
• Горошины, зерна риса, фасоль.
Например, можно сказать, что масса яблока равна массе 25 скрепок.

Ответ: В качестве гирь можно использовать монеты, так как их масса стандартна; воду, отмеряя её объём шприцем (1 мл ≈ 1 г); упакованные товары с указанием веса (соль, сахар). Для относительных измерений подойдут любые одинаковые предметы: скрепки, гвозди, горошины.