Номер 1, страница 70 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

1. Изготовьте рычажные весы из подручного материала.

1. Для изготовления простых рычажных весов из подручных материалов потребуются следующие компоненты:

• Коромысло: длинная прямая линейка, ровная деревянная рейка или даже прочный карандаш.
• Точка опоры (призма): граненый карандаш, ластик треугольной формы, ребро небольшой книги или любой другой предмет с острым краем, на который можно устойчиво опереть коромысло.
• Чаши весов: два одинаковых одноразовых стаканчика (бумажных или пластиковых), две одинаковые крышки от банок или самодельные корзинки из плотной бумаги/картона.
• Подвесы: прочные нитки или тонкая леска.
• Дополнительные инструменты: ножницы, шило или толстая игла для проделывания отверстий.

Порядок сборки весов:

1. Подготовка коромысла. Необходимо найти центр тяжести (центр масс) будушего коромысла (линейки). Для этого положите линейку на точку опоры (например, на грань карандаша) и перемещайте ее до тех пор, пока она не займет устойчивое горизонтальное положение. Отметьте эту точку карандашом — это будет центр равновесия весов.

2. Изготовление чаш. Возьмите два одинаковых стаканчика. С помощью шила или ножниц аккуратно проделайте по три симметрично расположенных отверстия у верхнего края каждого стаканчика. Отрежьте шесть ниток одинаковой длины. Проденьте по три нитки в отверстия каждого стаканчика и свяжите их концы сверху так, чтобы получился удобный подвес для каждой чаши.

3. Сборка весов. Установите точку опоры на ровную, устойчивую поверхность (например, стол). Положите на нее коромысло (линейку) так, чтобы отмеченный центр находился точно на опоре. Подвесьте подготовленные чаши на концы коромысла на строго одинаковом расстоянии от центра. Например, если у вас 30-сантиметровая линейка с центром на отметке 15 см, подвесьте одну чашу за отметку 1 см, а вторую — за отметку 29 см. Расстояние от центра до каждой чаши будет 14 см.

4. Уравновешивание (юстировка). После сборки весы, скорее всего, не будут находиться в идеальном равновесии из-за небольших различий в массе чаш или неточности крепления. Для точной настройки положите на более легкую чашу или прикрепите к ее стороне коромысла небольшой кусочек пластилина, скрепку или кусочек клейкой ленты. Добивайтесь, чтобы коромысло заняло строго горизонтальное положение.

После выполнения этих шагов самодельные рычажные весы готовы к работе. Принцип их действия основан на условии равновесия рычага, известном как правило моментов. Рычаг находится в равновесии, когда моменты сил, вращающие его по часовой и против часовой стрелки, равны.

Момент силы рассчитывается как произведение силы на ее плечо (расстояние от точки опоры до линии действия силы). Для наших весов условие равновесия выглядит так: $M_1 = M_2$, где $M_1$ и $M_2$ — моменты сил, действующих на левое и правое плечи рычага.

Распишем эту формулу: $F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2$.

Здесь $F_1$ и $F_2$ — силы тяжести, действующие на чаши, а $l_1$ и $l_2$ — длины плеч (расстояния от центра до точек подвеса чаш). Поскольку мы сделали весы равноплечими ($l_1 = l_2$), для достижения равновесия необходимо, чтобы силы были равны: $F_1 = F_2$. Сила тяжести равна $F = mg$, где $\text{m}$ — масса, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения. Таким образом, $m_1g = m_2g$, что приводит к простому выводу: для равновесия массы грузов в чашах должны быть одинаковы: $m_1 = m_2$.

Ответ: Для изготовления рычажных весов нужно использовать линейку в качестве коромысла, установив ее центром на точку опоры (например, карандаш). По краям линейки на одинаковом расстоянии от центра подвешиваются две идентичные чаши (например, из пластиковых стаканчиков). После этого весы необходимо точно уравновесить, добавляя на одну из сторон небольшой груз (например, кусочек пластилина). Готовые весы позволяют сравнивать массы тел по принципу равновесия рычага.