Номер 2, страница 73 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Ответь на вопросы. § 22. Измерение массы тела на весах. Глава 2. Взаимодействие тел - номер 2, страница 73.

2. Сформулируйте условие равновесия рычажных весов.

1. Какие способы определения массы вам известны?
Существует несколько способов определения массы тела, основанных на разных физических принципах:
- Взвешивание на весах (прямое сравнение). Это самый распространенный способ. Массу тела определяют, сравнивая ее с массой эталонов (гирь) с помощью рычажных весов. Этот метод основан на сравнении сил тяжести, действующих на тело и на гири. Поскольку ускорение свободного падения одинаково для обоих тел, равенство сил тяжести означает и равенство масс.
- Использование второго закона Ньютона. Масса является мерой инертности тела. Если измерить силу $F$, действующую на тело, и вызванное этой силой ускорение $a$, то массу можно вычислить по формуле $m = F/a$. Этот метод позволяет определить инертную массу и применяется, например, в условиях невесомости.
- Использование закона всемирного тяготения. Массу небесных тел (планет, звезд) определяют на основе их гравитационного взаимодействия с другими телами. Зная силу гравитационного притяжения $F$ между двумя телами, расстояние между ними $r$ и массу одного из тел $m_1$, можно найти массу второго тела $m_2$ по формуле $F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$.
- Через плотность и объем. Если известны объем тела $V$ и плотность вещества $\rho$, из которого оно состоит, то его массу можно найти по формуле $m = \rho \cdot V$.
Ответ: Основные способы определения массы: взвешивание на весах, расчет по второму закону Ньютона ($m=F/a$), использование закона всемирного тяготения и расчет через плотность и объем ($m=\rho \cdot V$).

2. Сформулируйте условие равновесия рычажных весов.
Рычажные весы — это рычаг, и для них справедливо общее условие равновесия рычага: рычаг находится в равновесии, когда моменты сил, вращающие его в одну сторону (например, по часовой стрелке), равны моментам сил, вращающих его в противоположную сторону (против часовой стрелки).
Момент силы $M$ определяется как произведение силы $F$ на ее плечо $l$ (расстояние от оси вращения до линии действия силы): $M = F \cdot l$.
На чаши весов действуют силы тяжести $F_1$ и $F_2$, которые равны $m_1 g$ и $m_2 g$ соответственно, где $m_1$ и $m_2$ — массы тел, а $g$ — ускорение свободного падения. Плечами этих сил являются длины коромысла весов от точки опоры до точек подвеса чаш, $l_1$ и $l_2$.
Таким образом, условие равновесия $M_1 = M_2$ принимает вид:
$F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2$
Подставляя силы тяжести, получаем:
$(m_1 g) \cdot l_1 = (m_2 g) \cdot l_2$
Ускорение свободного падения $g$ одинаково для обеих чаш, поэтому его можно сократить. В итоге условие равновесия для рычажных весов выражается через массы:
$m_1 \cdot l_1 = m_2 \cdot l_2$
Для стандартных равноплечих весов, у которых $l_1 = l_2$, равновесие наступает при равенстве масс: $m_1 = m_2$.
Ответ: Рычажные весы находятся в равновесии, если произведение массы тела на одном плече на длину этого плеча равно произведению массы тела на другом плече на длину другого плеча: $m_1 \cdot l_1 = m_2 \cdot l_2$.

3. Как определить массу тела
Чтобы определить массу неизвестного тела с помощью равноплечих рычажных весов, необходимо выполнить следующую последовательность действий (процесс взвешивания):
1. Подготовка весов: Убедиться, что весы уравновешены в пустом состоянии. Если стрелка-указатель отклонена от нулевого деления, весы нужно отрегулировать с помощью специальных винтов или положить на более легкую чашу небольшие кусочки материала (например, бумаги) до достижения равновесия.
2. Размещение тела: Поместить взвешиваемое тело на левую чашу весов.
3. Подбор гирь: На правую чашу весов помещать эталонные гири из набора разновесов. Начинать следует с гири, масса которой предположительно близка к массе тела, а затем, добавляя или убирая гири меньшего номинала, добиваться точного равновесия. Гири следует брать пинцетом, чтобы не изменять их массу из-за загрязнения.
4. Фиксация равновесия: Равновесие считается достигнутым, когда коромысло весов принимает горизонтальное положение, а стрелка-указатель останавливается точно на нулевой отметке шкалы.
5. Определение массы: Аккуратно подсчитать общую массу гирь, которые уравновесили тело. Эта суммарная масса и будет равна искомой массе тела.
Ответ: Чтобы определить массу тела с помощью рычажных весов, нужно поместить тело на одну чашу, а на другую — подбирать гири из набора до тех пор, пока весы не придут в равновесие. Масса тела будет равна суммарной массе гирь, уравновесивших его.