Лабораторная работа сложение сил направленных под углом. Вывод: Равнодействующая нескольких сил равна геометрической сумме этих сил

Решение задачи о сложении нескольких сил, направленных под углом друг к другу, начнем со случая, когда на тело действуют только две силы, не лежащие на одной прямой. В этом случае, как показывает опыт, равновесие тела невозможно; значит, равнодействующая таких сил не может равняться нулю. Например, на тело, подвешенное на нити, действует вертикально сила тяжести, и если нить (а значит, и сила натяжения нити) расположена наклонно к вертикали, то тело не остается в покое. На этом основано устройство отвеса.

Рис. 64. Если динамометры растянуты, то равновесие груза при вертикальном положении нити невозможно

Рис. 65. Условия равновесия трех сил, действующих под углом друг к другу

Другой пример: к телу, подвешенному на нити, прикрепим два динамометра, расположенных горизонтально под углом друг к другу (рис. 64). Легко проверить на опыте, что и в этом случае тело не останется в покое и нить не будет вертикальной ни при каком растяжении динамометров.

Найдем равнодействующую двух сил, направленных под углом друг к другу. Так как равнодействующая равна по модулю и противоположна по направлению уравновешивающей силе (§ 39), то для решения задачи достаточно найти условия равновесия тела под действием трех сил (двух данных и третьей уравновешивающей). Для нахождения этих условий поставим опыт, в котором модули и направления всех сил легко определить. Свяжем три нити, привяжем к ним разные грузы и перекинем две из нитей через блоки (рис. 65). Если масса каждого из грузов меньше суммы масс двух других, то узел займет некоторое положение и будет оставаться в покое; значит, это положение будет положением равновесия. При этом все нити расположатся в одной вертикальной плоскости. На узел действуют силы, и, равные по модулю силам тяжести, действующим на грузы, и направленные вдоль нитей. Каждая из этих сил уравновешивает две остальные. Изобразим силы, приложенные к узлу, отрезками, отложенными от узла, направленными вдоль нитей и равными, в выбранном масштабе, модулям сил. Оказывается, что при равновесии отрезок, изображающий любую из этих сил, совпадает с диагональю параллелограмма, построенного на отрезках, изображающих две другие силы. Эти параллелограммы показаны на рисунке штриховыми линиями. Значит, диагональ параллелограмма изображает равнодействующую двух сил, изображаемых его сторонами, причем равнодействующая направлена в сторону, противоположную третьей силе. Таким образом, силы складываются (как и перемещения) по правилу параллелограмма, т. е. по правилу векторного сложения.

Из правила параллелограмма сил следует, что модуль равнодействующей силы зависит не только от модулей слагаемых сил, но также и от угла между их направлениями. При изменении угла модель равнодействующей изменяется в пределах от суммы модулей сил (если угол равен нулю) до разности модулей большей и меньшей сил (если угол равен 180°). В частном случае сложения двух равных по модулю сил можно, в зависимости от угла между силами, получить любое значение модуля равнодействующей в пределах от удвоенного модуля одной из сил до нуля.

Вместо правила параллелограмма можно применять правило треугольника, как мы это делали для перемещений. При сложении более чем двух сил можно либо прибавлять их векторно одну за другой, либо строить из векторов ломаную; тогда равнодействующая изобразится звеном, замыкающим ломаную. При равновесии ломаная замкнется: равнодействующая будет равна нулю. Например, ломаная из трех уравновешивающихся сил образует треугольник.

СЛОЖЕНИЕ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ ПОД УГЛОМ К ДРУГ ДРУГУ.

Оборудование: набор по статике с магнитными держателями.

Для проведения этого опыта на щите подвешивают пружину и оттягивают её двумя динамометрами так, чтобы последние расположились под прямым углом и по­казывали 3 или 4 единицы (150 г и 200 г). Отмечают мелом положение колечка пру­жины и проводят риски позади динамометров, чтобы отметить направление сил [а]. Затем один динамометр убирают, а другим оттягивают пружину так, чтобы колечко вновь оказалось на оставленной ранее метке. Риской на щите отмечают новое поло­жение динамометра и записывают его показание [б].

Убрав динамометр, проводят мелом из отмеченной точки прямые через 3 риски и на этих прямых в произвольном масштабе строят 3 вектора силы [в]. Соединив концы векторов, показывают, что полученный четырехугольник - паралле­лограмм, а вектор равно­действующей представлен в нём диагональю.

Вектор равнодейст­вующей силы полезно на­чертить цветным мелом. Этим можно подчеркнуть, что равнодействующая не является третьей силой, действующей одновре­менно с двумя первыми, а заменяет эти силы . Иногда, без применения цветного мела, векторы составляющих сил зачёркивают.

Правило сложения двух сил, направленных под углом друг к другу, выведено и записано выше в опытах, исходя из определения равнодействующей как силы, эквивалентной по своему действию двум данным силам. Мерой действия служила де­формация пружины.

Проведенный опыт может служить достаточным основанием для введения по­нятия уравновешивающей силы. В описанном опыте сила натяжения пружины является уравновешивающей силой по отношению к двум составляющим или к их равно­действующей.

ОПЫТ № 7

ТРЕТИЙ ЗАКОН НЬЮТОНА

Вариант А.

Оборудование: прибор для взаимодействия тел и удара шаров.

Установку собирают по рисунку. Контакты и лампочку соединяют последовательно и подключают к источнику питания.

Проверяют работу прибора. Лампочка должна вспыхивать при одновременном замыкании контактов (контакты вначале можно замкнуть, соединяя пластины пальцами). Установив колодки на одинаковом расстоянии от середины шкалы, сжимают пружину-ударник и подводят к ней один из шаров; устанавливают их так, чтобы они касались друг друга против нулевого деления шкалы. После взаимодействия ударник и шар движутся в противоположные стороны, одновременно ударяют о пластины выключателя и лампочка вспыхивает.

По одинаковому пути, пройденному тележками за одно и то же время, можно заключить об одинаковых ускорениях, сообщенных тележками друг другу; одинаково и противоположно направленные ускорения вызываются только одинаковыми по величине и разными по направлению силами.

Вариант Б.

Оборудование: две тележки, маятники.

В данном опыте маятники, подвешенные на нитях и установленные на тележках, позволяют непосредственно измерять величины сил. По отклонению маятников во время взаимодействия можно судить о величинах сил, так как угол отклонения маятника будет пропорционален ускорению тележки.

ОПЫТ № 8

НЕВЕСОМОСТЬ

Вариант А

Оборудование: прибор для демонстрации невесомости.

Во время демонстрации прибор должен свободно падать. Для этого его следует подбросить вверх на высоту не менее 0,5 м.

При свободном падении груз, находясь в состоянии невесомости, освобождает контакты, которые замыкают электрическую цепь лампы накаливания, подключенной к источнику питания. Лампочка загорается. Так как шар полупрозрачный, то свече­ние лампочки хорошо видно.

Вариант Б

Оборудование: груз наборный в 2 кг, штатив универсальный, шнур, полоска

бумаги, мешок с песком.

На прочном шнурке, пропущенном через кольцо штатива, подвешивают груз в 2 кг, состоящий из отдельных ци­линдрических гирь. На другом конце шнура делают петлю, которую зацепляют за крючок муфты на стержне штатива. Между гирями наборного груза закладывают полоску газет­ной или промокательной бумаги и свободный её конец проч­но зажимают в лапке штатива. Отцепив петлю шнурка, медленно опускают груз. Последний натягивает и разрывает бумажную полоску. Из этого можно заключить, что бумаж­ная полоска была достаточно сильно прижата гирей.

Заменяют порванную полоску бумаги такой же целой полоской, отцепляют шнурок и отпускают его. Груз свобод­но падает, а бумажная полоска, освободившись, повисает на лапке штатива.

Опыт показывает, что при свободном падении давление гири на опору отсут­ствуем, т.е. гиря при падении находится в состоянии невесомости.

Тема : Лабораторная работа «Сложение сил, направленных вдоль прямой и под углом»

Тип урока : углубления материала темы

Цели урока:

• Актуализация и систематизация знаний учащихся о силах, способах их измерений.
• Привитие вкуса к исследовательской работе,
• Развитие познавательного интереса,
• Формирование исследовательских умений и вычисление физических величин с помощью опытных данных.
• Воспитание сотрудничества при работе в парах, при выполнении лабораторного эксперимента.

Оборудование : металлическое колечко, набор гирь, 3 динамометра, нити.

« Желание мыслить - одно,

а обладать даром мышления - другое»

Л.Вингенштейна:

Ход урока:

I.Повторение

Фронтальный опрос:

1. I закон Ньютона.
2. Сила – причина ускорения.
3. II закон Ньютона.
4. Равнодействующая сил.
5. III закон Ньютона.
6. Сложение векторов правилу треугольника и параллелограмма. (у доски)

Сила, равная геометрической сумме всех приложенных к телу (точке) сил, называется равнодействующей или результирующей силой.

Сила, которая производит на тело такое же действие, как и несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей этих сил.

Нахождение равнодействующей нескольких сил - это геометрическое сложение действующих сил; выполняется по правилу треугольника или параллелограмма.

Проблема урока.

“Однажды Лебедь, Рак да Щука
Везти с поклажей воз взялись
И вместе, трое, все в него впряглись;
Из кожи лезут вон,
А возу все нет ходу!
Поклажа бы для них казалась и легка:
Да Лебедь рвется в облака,
Рак пятится назад,
А Щука тянет в воду!
Кто виноват из них, кто прав –
Судить не нам;
Да только воз и ныне там!”

(И.А.Крылов)

В басне выражено скептическое отношение к Александру I, она высмеивает неурядицы в Государственном Совете 1816 г. реформы и комитеты, затеваемые Александром I не в силах были стронуть с места глубоко увязший воз самодержавия. В этом-то, с политической точки зрения, Иван Андреевич был прав. Но мы давайте выясним физический аспект. Прав ли Крылов? Для этого необходимо экспериментально проверить актуальность понятия- равнодействующая сил, приложенных к телу/

II. Выполнение лабораторной работы по учебнику

Записываем тему сегодняшнего урока- тему лабораторной работы. Ознакомьтесь с техникой безопасности на сегодняшнем уроке и распишитесь в журнале по технике безопасности.

Оформляем лабораторную работу.(отчет: тема, цель, оборудование).

1. Определение равнодействующей для сил, направленных вдоль одной прямой.

1 +F 2

Вывод: Равнодействующая двух сил, направленных в одну сторону равна геометрической сумме этих сил.

1. Определение равнодействующей для сил, направленных под углом.

Сделать соответствующий рисунок. F=F 1 +F 2

Вывод: Равнодействующая нескольких сил равна геометрической сумме этих сил.

1. Повторить опыт, изменив значения сил F 1 и F 2 и результат записать.
2. Формулируем вывод в выполненной работе.

III. Итог урока.

IV. Домашнее задание: повторить §8,9 № 8.19, 9.18

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа села Дубового»

Тема :

«Сложение сил, направленных вдоль прямой и под углом»

(Лабораторная работа)

9 класс

Подготовила и провела:

Козачок Надежда Владимировна

учитель физики и математики.

2014-2015 уч.год

Цели урока: актуализация и систематизация знаний учащихся о силах, способах их измерений.

Привитие вкуса к исследовательской работе,

Развитие познавательного интереса,

Формирование исследовательских умений и вычисление физических величин с помощью опытных данных.

Воспитание сотрудничества при работе в парах, при выполнении лабораторного эксперимента.

Оборудование: металлическое колечко, набор гирь, 3 динамометра, нити.

Ход урока:

I .Повторение

Фронтальный опрос:

I закон Ньютона.

Сила – причина ускорения.

II закон Ньютона.

Равнодействующая сил.

III закон Ньютона.

Сложение векторов правилу треугольника и параллелограмма. (у доски)

Сила, равная геометрической сумме всех приложенных к телу (точке) сил, называется равнодействующей или результирующей силой.

Сила, которая производит на тело такое же действие, как и несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей этих сил.

Нахождение равнодействующей нескольких сил - это геометрическое сложение действующих сил; выполняется по правилу треугольника или параллелограмма.

Проблема урока.

“Однажды Лебедь, Рак да Щука
Везти с поклажей воз взялись
И вместе, трое, все в него впряглись;
Из кожи лезут вон,
А возу все нет ходу!
Поклажа бы для них казалась и легка:
Да Лебедь рвется в облака,
Рак пятится назад,
А Щука тянет в воду!
Кто виноват из них, кто прав –
Судить не нам;
Да только воз и ныне там!”

(И.А.Крылов)

В басне выражено скептическое отношение к Александру I, она высмеивает неурядицы в Государственном Совете 1816 г. реформы и комитеты, затеваемые Александром I не в силах были стронуть с места глубоко увязший воз самодержавия. В этом-то, с политической точки зрения, Иван Андреевич был прав. Но мы давайте выясним физический аспект. Прав ли Крылов? Для этого необходимо экспериментально проверить актуальность понятия- равнодействующая сил, приложенных к телу/

II . Выполнение лабораторной работы по учебнику

Записываем тему сегодняшнего урока- тему лабораторной работы. Ознакомьтесь с техникой безопасности на сегодняшнем уроке и распишитесь в журнале по технике безопасности.

Оформляем лабораторную работу.(отчет: тема, цель, оборудование).

Определение равнодействующей для сил, направленных вдоль одной прямой.

F = F 1 + F 2

Вывод: Равнодействующая двух сил, направленных в одну сторону равна геометрической сумме этих сил.

Определение равнодействующей для сил, направленных под углом.

Сделать соответствующий рисунок. F = F 1 + F 2

Вывод: Равнодействующая нескольких сил равна геометрической сумме этих сил.

Повторить опыт, изменив значения сил F 1 и F 2 и результат записать.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

«Основы статики. Изучение условий равновесия тел»

”Основы статики. Изучение условий равновесия тел.”

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучение условий равновесия твердых тел под действием системы сил, при­ло­жен­ных к телу.

ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: установка для изу­че­ния условий равновесия твердого тела под действием многих сил, приложенных к телу; разновесы; из­ме­ри­тельные инструменты (линейка, транспортир, уголь­ник); различные твердые тела

КРАТКАЯ ТЕОРИЯ

Любое тело, на которое действуют силы (или одна сила) деформируется. Понятно, что ес­­ли при­ло­жен­ные силы будут достаточно боль­­шими, то тело мо­жет разрушиться. Од­на­ко вопросы деформации и раз­рушения тел не вхо­­дят в область рассмотрения ста­тики, т.к. учет указанных явлений затруднил бы изу­че­ния условий равновесия тел, но не изменил бы ко­­нечного результата. Поэтому в статике пре­не­бре­гают деформациями, введя понятие аб­со­лют­но твердого тела.

А бсолютно твердым телом назовем такое те­ло, которое ни при каких условиях не де­фор­ми­руется, но взаимодействует с другими та­ки­ми те­ла­ми в соответствии с третьим законом Нью­тона.

Ясно, что введенное понятие является не­ко­то­рой идеализацией реального твердого тела, но при этом, чем менее деформируется тело под действием при­ло­жен­ных к нему сил, тем бо­лее оно будет подходить под понятие “аб­со­лют­но твердого тела”.

1. РАВНОВЕСИЕ ТЕЛА ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛ

При рассмотрении законов Ньютона бы­ло вы­яснено, что тело может находиться в рав­но­ве­сии при действии на него вза­им­но­у­рав­но­ве­ши­вающих сил. Поэтому, если на тело будет действовать одна сила F 1 , то для того, что­бы те­ло при этом осталось бы в рав­но­ве­сии, не­об­­ходимо к нему при­­ло­жить еще од­­­ну силу F 2 (рис 1), та­кую, чтобы обе силы дейс­т­во­­ва­ли по одной пря­мой и в про­ти­воположные сто­ро­ны.

Пусть теперь на тело дей­ст­ву­ют од­но­вре­мен­но не­сколько сил. Рассмотрим ус­ло­вия рав­но­­весия тела в данном случае. Если силы будут не­у­рав­но­ве­ше­ны, то тело по второму закону Нью­тона бу­дет двигаться ускоренно в на­прав­ле­нии, ко­то­рое можно определить через закон не­за­ви­си­мос­ти действия сил : ускорение, со­о­б­ща­емое телу ка­кой-либо силой, не зависит от то­го, дейст­ву­ет ли на это тело она одна или од­новременно с не­сколькими другими силами.

Можно сделать вы­­вод, тело под действием не­сколь­ких сил бу­дет двигаться в том направлении, в ко­тором бу­­дет направлена равнодействующая всех сил, при­­ложенных к телу (рис. 2).

Сила, которая может сообщать телу та­кое же ускорение, как и все одновременно дейст­ву­ю­щие на него силы, вместе взятые, на­зы­вается рав­нодействующей этих сил.

Те силы, действие ко­то­рых заменяет рав­но­дей­ст­­вующая, на­зы­ва­ют­ся составляющими .

Сила называется ура­в­­новешивающей , если она по величине равна равнодействующей, ле­жит с ней на одной прямой, но направлена в про­ти­во­по­лож­ную сторону.

Определение равнодействующей по со­став­ля­ю­­щим силам называется сложением сил.

Следует подчеркнуть, что складывать мож­но толь­ко те силы, которые приложены к од­но­му и тому же телу.

2. СЛОЖЕНИЕ СИЛ, НАПРАВЛЕННЫХ ПО ОДНОЙ ПРЯМОЙ

Наиболее просто складываются силы, на­прав­ленные по одной прямой. Рассмотрим два слу­чая:

а) силы направлены в одну сторону (рис. 3).

Пусть на тело массой m действуют две независимые силы F 1 и F 2 . Тогда по закону независимости движения каждая из сил бу­дет со­об­щать телу свое уско­ре­ние. Очевидно, что каждое из ускоре­ний будет на­прав­ле­но в ту же сторону, что и сила, сле­до­ва­тель­но, уско­ре­­ние, полученное телом, будет равно a 1 + a 2 , значит, по второму за­­ко­ну Нью­тона на тело дейс­твует сила, равная:

R = m (a 1 + a 2 ) = m a 1 + m a 2 = F 1 + F 2 .

Из последнего ра­вен­ст­ва следует вывод, что рав­­но­действующая двух сил, при­ло­жен­ных к од­ной точке и на­прав­лен­ных в одну сто­рону, рав­на их векторной сумме, при­ложена в той же точ­­ке и направлена в сто­­рону ре­зуль­ти­ру­ю­щей силы. Вы­вод будет ве­рен при лю­бом ко­ли­чес­тве при­ло­жен­­ных сил.

б). Силы направлены в противоположные сто­ро­ны (рис. 4).

Пусть на тело массой m опять действуют две силы F 1 и F 2 , но теперь уже про­ти­во­по­лож­но на­прав­ленные. Тогда по принципу независимости движения каж­дая из сил будет сообщать телу ускорения a 1 и -a 2 , со­от­вет­ст­венно. Эти ускорения будут на­правлены также в про­тивоположные сто­ро­ны, следовательно, действуя од­но­временно они со­общат телу ускорение, равное a 1 - a 2 , ко­то­рое будет направлено в сторону большей си­лы. Это значит, что по второму закону Нью­то­на на тело действует сила, равная:

R = m (a 1 - a 2 ) = m a 1 - m a 2 = F 1 - F 2 .

Как видим, равнодействующая двух сил (рис. 4), приложенных к одному телу в одной точ­ке и на­прав­лен­ных в противоположные сто­роны, равна их раз­нос­ти, приложена в той же точке и направлена в сто­ро­ну большей си­лы. Очевидно, что если силы, приложенные к телу в данном случае, равны, то тело будет находится в состоянии покоя или продолжать равномерное движение.

3. СЛОЖЕНИЕ СИЛ, НАПРАВЛЕННЫХ ПОД УГЛОМ ДРУГ К ДРУГУ

Надо попутно сказать, что сло­же­ние по пра­вилу па­ра­лле­ло­грам­ма в отличии от ал­геб­ра­ического сло­жения называется ге­о­мет­ри­чес­­ким сложением, а результат - ге­ометрической сум­мой. При ге­о­мет­ричес­ком сложении сла­га­е­мые являются сторонами паралле­лограмма, а ге­омет­ри­чес­­кая сумма - его диагональю. Ве­ли­чи­на и на­прав­ле­ние геометрической суммы за­ви­сят не только от ве­личины слагаемых, но и от направления сил, т.е. от угла между со­став­ля­ю­щи­ми сил (рис.6а,b,c).

Таким образом геометрическую сумму всег­да мож­но найти графически, если заданы ве­ли­чи­ны сла­гаемых и угол между ними. Ал­геб­ра­и­чес­ки ве­ли­чи­ну сил или их составляющих мож­но найти, поль­зу­ясь известными формулами для решения остро­угольных тре­у­го­л­ь­­ников из школь­ного курса эле­ментарной ге­о­мет­рии.

Если две или несколько сил, дей­ствующих на тело, направлены под углом друг к другу, но при­ло­же­ны в разных точках тела, то для опре­деления рав­но­действующей нужно про­дол­жить линии действия сил до их пересечения (ли­нией действия сил на­зы­ва­ет­ся линия, вдоль ко­торой действует данная сила) , а затем по­стро­ить параллелограмм сил (рис. 7).

Отметим, что ге­ометрически скла­дываются не толь­ко силы, но и все векторные ве­ли­чины вообще: ско­рость, уско­ре­ние и пр.

И, наконец, для определения рав­нодейству­ю­щей многих сил, при­ложен­ных к одному телу, но в разных точ­ках и направленных под произвольными уг­ла­ми друг к другу, можно предложить поль­зо­вать­ся следующи­ми правилами:

1. Сначала сложить все силы по правилу па­рал­лелограмма, при­ло­жен­ные к телу и к одной точ­ке. Чтобы не ошибиться рекомендуется скла­ды­вать силы по две (если к одной точке при­ложены не две, а несколько сил).

2. Затем первую равно­дей­ству­ю­щую сло­жить со второй равнодейс­тву­ющей, вторую - с треть­ей и т.д. Равнодействующая, полученная при последнем сло­же­нии будет являться рав­но­дейст­вующей ВСЕХ сил, пр­ило­женных к дан­ному телу.
4. РАЗЛОЖЕНИЕ СИЛ НА ДВЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ, НАПРАВЛЕННЫЕ ПОД УГЛОМ ДРУГ К ДРУГУ

В механике нередко приходиться решать задачу, об­ратную сложению сил: замена одной си­лы двумя силами, совместно дейст­ву­ю­щими на тело такими, что, исходная сила является их равнодействующей. Такая задача называется раз­ло­же­ние силы на со­став­ля­ю­щие. В частности, подобные задачи ре­шают при выяснении нагрузок, дейст­ву­ю­щих в опорах (специальных уст­ройствах, при­крепляемых к стенкам, к другим опорам, столбам, а для под­вешивания грузов - кронштейнах и дру­гих устройствах, применяемых в тех­ни­ке). Не­труд­но со­об­ра­зить, что решение та­кой за­да­чи сводится к по­стро­е­нию па­рал­лелограмма сил, направление сторон ко­то­ро­го опре­де­ля­ет­ся конструкцией стерж­ней в опоре. Один из видов крон­штей­на изо­бра­жен на рис. 8, ко­торый состоит (в данном при­ме­ре) из при­креп­лен­ных к стене стерж­ней АС и ВС . При ме­ха­нических рас­че­тах при­хо­дит­ся учитывать си­­лы, действую­щие на стержни кронштейна. На рис. 8 на крон­штейн действует си­ла F , при­ло­жен­ная в точ­ке С. Тре­буется опре­де­лить силы, дейст­­ву­ю­щие на стер­жень АС и уко­си­ну ВС (си­лы F 1 и F 2).

Это типичная задача разложения сил по двум направлениям, при решении которой большое значение и одновременно большое затруднение вызывает определение тех на­прав­ле­ний, по которым следует разложить данную си­лу F . Следует иметь в виду, что силы, дейст­ву­ющие на сжатие (растяжение) ВСЕГДА на­правлены вдоль стержней. По­э­то­му прямая, вдоль которой бу­дет дейс­т­во­вать сила, сразу опре­деляется по­ложением стерж­ня.

В рас­смат­ри­ва­е­мом примере си­ла F , дейс­т­ву­­ю­щая на стер­жень ВС , должна быть направлена вдоль пря­мой ВС , а сила, действующая на стержень АС - вдоль прямой АС . Остается лишь определить в ка­кую сторону от точки С будут действовать ис­комые силы. Сила, действующая на СЖА­ТИЕ всегда на­прав­лена внутрь стержня, а РАС­ТЯГИВАЮЩАЯ си­ла - всегда направлена ОТ стержня. В данном при­мере сила F 1 - сжи­ма­ющая, направлена внутрь стержня ВС . Тог­да другая сила F 2 - растягивающая стержень АС , направлена от стержня по прямой АС (рис. 8). На основании этих рассуждений строим па­рал­лелограмм сил, из которого не пред­став­ля­ет труда определить искомы силы F 1 и F 2 . Эти же силы можно определить, исходя из подобия тре­угольников и известных размеров крон­штей­на(длин АС , ВС и АВ ).
5. СЛОЖЕНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ СИЛ, НАПРАВЛЕННЫХ В ОДНУ СТОРОНУ

Рассмотрим сложение па­рал­лельных сил, на­прав­лен­ных в одну сто­рону (рис. 9).

Наденем на ли­нейку АВ пет­лю, которую мож­но перемещать вдоль линейки, а к сво­бод­ным концам линейки А и В привяжем нити и пе­рекинем их через блоки. К концам нитей под­весим грузики (слева и справа). Тогда на кон­цы линейки будут действовать силы F 1 и F 2 , параллельные и оди­на­ко­во направленные, Для того, чтобы линейка на­хо­ди­лась в сос­то­я­нии ра­в­но­весия надо подвесить к петле та­кое же количество грузиков (рис. 9).

Опыт показывает, что равновесия в данной сис­теме можно достигнуть только тогда, когда к петле С подвешено столько грузиков, сколь­ко их висит на нитях слева и справа вместе (в дан­ном примере - 5). Однако и этого условия не­достаточно для того, чтобы линейка ос­та­лась в равновесии. Равновесие достигается толь­ко лишь при определенном положении пет­ли: достаточно немного сдвинуть петлю вле­во или вправо, как равновесие будет на­ру­ше­но и линейка прийдет в движение. Таким об­разом, делаем вывод, что урав­но­ве­ши­ва­ю­щая сил F 1 и F 2 приложена к точке С и равна их сумме, следовательно равнодействующая их R будет направлена в обратную сторону от­но­си­тельно уравновешивающей- вверх (рис. 9).

Опытным путем можно установить, что

F 1 / F 2 = CB / AC = 3/2.

Иными словами говоря, равнодействующая двух параллельных сил, направленных в одну сторону, равна их сумме, направлена в ту же сторону и приложена к точке, делящей расстояние между силами на части, обратно пропорциональные этим силам .

ЗАДАНИЯ

СЛОЖЕНИЕ СИЛ, НАПРАВЛЕННЫХ ПОД УГЛОМ ДРУГ К ДРУГУ


Таблица 1

1. 
   Собрать установку, согласно рисун­ку 12.
2. 
   Навесить слева и справа одинаковое ко­ли­чес­тво грузиков (F 1 = F 2) и уравновесить сис­тему силой R (навесить необходимое ко­ли­чество грузиков).
3. 
   Измерить отрезки AB и ВС.
4. 
   Навесить слева и справа разное ко­личество гру­зиков (F 1  F 2) и ура­в­новесить систему си­лой R (на­ве­сить необходимое количество гру­зиков).
5. 
   Измерить отрезки AB и ВС.
6. 
   Выполнить несколько раз п. 4 - 5 с разными F 1 и F 2 .
7. 
   Результаты занести в таблицу 2. Сделать вы­вод об условиях равновесия системы

ЛИТЕРАТУРА

1. 
   Геворкян Р.Г., Шепель В.В. Курс общей физики (для ВТУЗов). - Изд. 3-е, перераб. М., Высшая школа, 1972 г., 518 с.
2. 
   Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики (для ВТУЗов), 6-е изд. Т. 1. Механика. 339 с.
3. 
   Руководство к лабораторным занятиям по физике (для физ. спец. ВУЗов) - М., Наука, 1973 г., 687 с.
4. 
   Рымкевич П.А. Курс физики (для физико-математических фак-тов пединтитутов) - М., Высшая школа, 1975 г. - 483 с.