Эксперимент в классе, страница 114 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

Эксперимент в классе

Проверьте способ определения равнодействующей сил, направленных в противоположные стороны, описанный в четвертой части параграфа, с использованием демонстрационного динамометра.

Для проверки способа определения равнодействующей сил, направленных в противоположные стороны, необходимо провести следующий эксперимент.

Цель эксперимента: Экспериментально проверить правило сложения сил, приложенных к телу вдоль одной прямой в противоположных направлениях. Согласно этому правилу, равнодействующая двух таких сил направлена в сторону большей по модулю силы, а её модуль равен разности модулей составляющих сил.

Оборудование: Два демонстрационных динамометра, тело (например, деревянный брусок или металлическое кольцо), штатив с муфтой и лапкой (для удобства фиксации).

Ход эксперимента:

1. Возьмем брусок и прикрепим к нему с двух противоположных сторон крючки двух динамометров. Расположим систему горизонтально на столе.

2. Начнем растягивать динамометры в противоположные стороны, удерживая брусок в состоянии покоя. Запишем показания обоих динамометров, $F_1$ и $F_2$. В этом случае, так как тело покоится, равнодействующая всех сил, приложенных к нему, равна нулю. Это означает, что силы, с которыми мы тянем, уравновешивают друг друга, и их модули равны: $F_1 = F_2$. Равнодействующая, рассчитанная по правилу, также равна нулю: $R = F_1 - F_2 = 0$.

3. Теперь приложим к телу две разные по модулю силы. Например, потянем за один динамометр с силой $F_1 = 3$ Н, а за другой — с силой $F_2 = 5$ Н.

4. Мы наблюдаем, что брусок приходит в движение. Направление его движения совпадает с направлением действия большей силы, то есть силы $F_2$.

5. Рассчитаем модуль равнодействующей силы по теоретическому правилу: $R = |F_1 - F_2| = |3 \text{ Н} - 5 \text{ Н}| = 2$ Н. Направление равнодействующей — в сторону силы $F_2$.

6. Чтобы убедиться в правильности расчета, можно провести контрольный опыт. Уберем оба динамометра и приложим к бруску с помощью одного динамометра силу, равную 2 Н. Характер движения бруска (его ускорение) будет таким же, как в опыте с двумя силами. Это доказывает, что две противоположно направленные силы $F_1 = 3$ Н и $F_2 = 5$ Н эквивалентны одной силе $R = 2$ Н, направленной в сторону большей силы.

Вывод: Проведенный эксперимент наглядно демонстрирует и подтверждает правило нахождения равнодействующей для сил, направленных в противоположные стороны. Равнодействующая таких сил действительно направлена в сторону большей силы, а ее модуль равен разности модулей приложенных сил.

Ответ: Для проверки способа определения равнодействующей двух противоположно направленных сил $F_1$ и $F_2$ необходимо приложить их к телу с помощью двух динамометров. Эксперимент покажет, что тело приходит в движение в сторону действия большей силы (например, $F_2$), а равнодействующая сила, вызывающая это движение, по модулю равна разности модулей приложенных сил: $R = |F_2 - F_1|$. Это подтверждает теоретическое правило.