Работа в классе, страница 60 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Минькова, Иванова

Подвесьте к динамометру груз массой 100 г. Что показывает динамометр?

Дано:

Масса груза, $m_1 = 100$ г

Ускорение свободного падения, $g \approx 10$ Н/кг (стандартное допущение для школьных лабораторных работ, что подтверждается шкалой динамометра на рисунке)

Перевод в СИ:

$m_1 = 0.1$ кг

Найти:

Показание динамометра, $F_1$

Решение:

Динамометр измеряет силу, с которой груз растягивает его пружину. Эта сила равна весу груза. Вес $\text{P}$ вычисляется по формуле: $P = m \cdot g$

Для первого груза сила равна: $F_1 = P_1 = m_1 \cdot g = 0.1 \text{ кг} \cdot 10 \text{ Н/кг} = 1 \text{ Н}$

Ответ: Динамометр показывает 1 Н.

Подвесьте к динамометру ещё один груз массой 100 г. Что показывает динамометр?

Дано:

Общая масса грузов, $m_{общ} = 100 \text{ г} + 100 \text{ г} = 200$ г

$g \approx 10$ Н/кг

Перевод в СИ:

$m_{общ} = 0.2$ кг

Найти:

Показание динамометра, $F_2$

Решение:

Теперь на динамометр действуют два груза. Их общая масса 200 г. Динамометр покажет их суммарный вес. $F_2 = P_{общ} = m_{общ} \cdot g = 0.2 \text{ кг} \cdot 10 \text{ Н/кг} = 2 \text{ Н}$

Также можно рассматривать это как сложение двух сил, направленных в одну сторону (вниз): сила от первого груза (1 Н) и сила от второго груза (1 Н). Результирующая сила равна их сумме: $F_2 = 1 \text{ Н} + 1 \text{ Н} = 2 \text{ Н}$.

Ответ: Динамометр показывает 2 Н.

Подвесьте к динамометру ещё один груз массой 100 г. Что показывает динамометр?

Дано:

Общая масса грузов, $m_{общ} = 100 \text{ г} + 100 \text{ г} + 100 \text{ г} = 300$ г

$g \approx 10$ Н/кг

Перевод в СИ:

$m_{общ} = 0.3$ кг

Найти:

Показание динамометра, $F_3$

Решение:

Суммарная масса трех грузов составляет 300 г. Динамометр измерит их общий вес. $F_3 = P_{общ} = m_{общ} \cdot g = 0.3 \text{ кг} \cdot 10 \text{ Н/кг} = 3 \text{ Н}$

Результирующая сила равна сумме трех сил по 1 Н каждая: $F_3 = 1 \text{ Н} + 1 \text{ Н} + 1 \text{ Н} = 3 \text{ Н}$.

Ответ: Динамометр показывает 3 Н.

Сделайте вывод.

Решение:

Проведенный опыт демонстрирует, что результирующая нескольких сил, действующих на тело по одной прямой в одном направлении, направлена в ту же сторону, а её модуль равен сумме модулей этих сил.

Ответ: Если на тело действуют силы, направленные по одной прямой в одну сторону, то их результирующая сила направлена в ту же сторону, и её модуль равен сумме модулей составляющих сил ($R = F_1 + F_2 + \dots$).

Чему равна результирующая двух сил 3 Н и 1 Н, действующих на тело в одном направлении?

Дано:

Сила 1, $F_1 = 3$ Н

Сила 2, $F_2 = 1$ Н

Найти:

Результирующая сила, $\text{R}$

Решение:

Согласно правилу сложения сил, направленных по одной прямой в одну сторону, их результирующая сила равна их арифметической сумме. $R = F_1 + F_2 = 3 \text{ Н} + 1 \text{ Н} = 4 \text{ Н}$

Ответ: Результирующая двух сил равна 4 Н.

Прикрепите к динамометру нитку, перекинутую через блок, на конце которой должен висеть груз массой 100 г. Что показывает динамометр?

Примечание: Ответ дается для установки, изображенной на рисунке к "Опыту 2", где на динамометр одновременно действуют силы от трех грузов вниз и от одного груза вверх через блок.

Дано:

Масса грузов, тянущих вниз, $m_{вниз} = 3 \cdot 100 \text{ г} = 300$ г

Масса груза, тянущего вверх (через блок), $m_{вверх} = 100$ г

$g \approx 10$ Н/кг

Перевод в СИ:

$m_{вниз} = 0.3$ кг

$m_{вверх} = 0.1$ кг

Найти:

Показание динамометра, $F_{дин}$

Решение:

На крюк динамометра действуют две силы, направленные в противоположные стороны вдоль одной прямой. Сила, направленная вниз, $F_{вниз}$, равна весу трех грузов: $F_{вниз} = m_{вниз} \cdot g = 0.3 \text{ кг} \cdot 10 \text{ Н/кг} = 3 \text{ Н}$

Сила, направленная вверх, $F_{вверх}$, создается натяжением нити от груза, перекинутого через блок. Она равна весу этого груза: $F_{вверх} = m_{вверх} \cdot g = 0.1 \text{ кг} \cdot 10 \text{ Н/кг} = 1 \text{ Н}$

Динамометр покажет результирующую этих сил. Так как силы направлены в противоположные стороны, модуль результирующей силы равен разности их модулей: $F_{дин} = R = F_{вниз} - F_{вверх} = 3 \text{ Н} - 1 \text{ Н} = 2 \text{ Н}$

Ответ: Динамометр показывает 2 Н.

Чему равна сумма сил 3 Н и 1 Н, направленных по одной прямой в противоположные стороны?

Дано:

Сила 1, $F_1 = 3$ Н

Сила 2, $F_2 = 1$ Н

Найти:

Результирующая сила (сумма сил), $\text{R}$

Решение:

Под "суммой" векторов сил, направленных в противоположные стороны, понимают их результирующую. Модуль результирующей силы в этом случае равен разности модулей составляющих сил. $R = |F_1 - F_2| = |3 \text{ Н} - 1 \text{ Н}| = 2 \text{ Н}$

Направление результирующей силы совпадает с направлением большей из сил (в данном случае, с направлением силы 3 Н).

Ответ: Сумма (результирующая) сил равна 2 Н.

Сделайте вывод.

Решение:

Проведенный опыт и расчеты показывают, что результирующая двух сил, действующих на тело по одной прямой в противоположных направлениях, направлена в сторону большей по модулю силы, а её модуль равен разности модулей этих сил.

Ответ: Если на тело действуют силы, направленные по одной прямой в противоположные стороны, то их результирующая сила направлена в сторону большей силы, и её модуль равен разности модулей составляющих сил ($R = |F_1 - F_2|$).