Эксперимент в классе, страница 112 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

Эксперимент в классе

Докажите с помощью динамометра, что сила, которой можно удержать два груза весом 1 Н и 3 Н равна сумме сил тяжести, действующих на эти грузы и направлена вверх.

Дано:

Вес первого груза (сила тяжести, действующая на него): $P_1 = F_{тяж1} = 1 \text{ Н}$

Вес второго груза (сила тяжести, действующая на него): $P_2 = F_{тяж2} = 3 \text{ Н}$

Найти:

Доказать, что сила удержания $F_{удерж}$ двух грузов равна сумме их сил тяжести и направлена вверх.

Решение:

Данная задача представляет собой описание эксперимента для доказательства принципа сложения сил. Решение будет состоять из теоретического обоснования и описания экспериментальных действий.

1. Теоретическое обоснование.

Когда мы удерживаем грузы в состоянии покоя, они находятся в равновесии. Согласно первому закону Ньютона, это означает, что векторная сумма всех сил, действующих на грузы, равна нулю.

На систему из двух грузов действуют две основные силы:

• Суммарная сила тяжести $F_{общ.тяж}$, направленная вертикально вниз. Она равна сумме сил тяжести, действующих на каждый груз: $F_{общ.тяж} = F_{тяж1} + F_{тяж2}$.
• Сила удержания $F_{удерж}$, которую создает динамометр. Эта сила направлена вертикально вверх.

Условие равновесия в векторном виде: $\vec{F}_{удерж} + \vec{F}_{общ.тяж} = 0$.

В проекции на вертикальную ось (направив ее вверх), получим: $F_{удерж} - F_{общ.тяж} = 0$.

Отсюда следует, что сила удержания должна быть равна по модулю суммарной силе тяжести и направлена в противоположную сторону (вверх): $F_{удерж} = F_{общ.тяж} = F_{тяж1} + F_{тяж2}$.

Рассчитаем ожидаемое значение: $F_{удерж} = 1 \text{ Н} + 3 \text{ Н} = 4 \text{ Н}$.

2. Проведение эксперимента.

• Возьмем динамометр и подвесим на него сначала первый груз. Динамометр покажет силу $1 \text{ Н}$.
• Снимем первый груз и подвесим второй. Динамометр покажет силу $3 \text{ Н}$.
• Теперь подвесим оба груза на динамометр одновременно (например, сцепив их).
• Снимем показания динамометра. Прибор покажет силу $4 \text{ Н}$.

3. Вывод.

Эксперимент показывает, что для удержания двух грузов динамометр прикладывает силу $4 \text{ Н}$. Эта сила равна сумме сил тяжести, действующих на каждый груз ($1 \text{ Н} + 3 \text{ Н} = 4 \text{ Н}$). Поскольку динамометр тянет грузы вверх, противодействуя силе тяжести, то сила удержания направлена вверх. Таким образом, утверждение полностью доказано.

Ответ:

Экспериментально установлено, что динамометр, удерживающий два груза весом $1 \text{ Н}$ и $3 \text{ Н}$, показывает силу $4 \text{ Н}$. Эта сила равна сумме сил тяжести ($1 \text{ Н} + 3 \text{ Н} = 4 \text{ Н}$) и направлена вертикально вверх, компенсируя их вес.