С. Д. Варламов А. Р. Зильберман

10
Часть 1
подходящие для культурных измерений варианты — вращать
гирьку с помощью привязанной к ней нити в горизонтальной,
а то и в вертикальной плоскости, увеличивая скорость вра-
щения до тех пор, пока нить не оборвётся. Как при этом без
секундомера определять скорость груза, неясно, неясен и бо-
лее важный в данном случае вопрос — куда полетит гирька
после обрыва нити. Ещё один не очень хороший вариант —
отпускать гирьку с некоторой высоты, чтобы нить рвалась
при резкой остановке груза. Тут не очень ясно, чему будет
равна сила при рывке, — это принципиальная трудность при
таком способе измерений.
Идея приемлемого варианта измерений основана на раз-
ложении сил. Подвесим груз к середине куска нити и начнём
растягивать концы куска в стороны. При равновесии груза
m
α
Рис. 2
сила тяжести уравновешена векторной
суммой сил натяжения с двух сторон точ-
ки подвеса. Можно измерить угол, со-
ставляемый частями нити с вертикалью
(рис. 2), и провести вычисления: 2
T
×
×
cos
a
=
mg
.
На практике удобно провести верти-
кальную линию посредине и сделать на
ней отметки пожирнее, чтобы они были лучше видны. Рас-
тягивать нить будем так, чтобы она проходила через две от-
меченные точки — если лист миллиметровки у нас перед гла-
зами и мы растягиваем нить на его фоне, то всё видно очень
хорошо. Нам же останется только не пропустить отметку на
вертикальной прямой, до которой поднялся груз перед самым
обрывом нити. Все необходимые для расчёта отрезки будут
на миллиметровке, для нахождения косинуса угла вовсе не
понадобится измерять транспортиром сам угол — можно всё
найти по отношению отрезков, а их можно измерить при
помощи небольшого куска той же миллиметровой бумаги.
Ещё несколько существенных моментов. Прочность нити
очень сильно меняется из-за наличия даже небольших де-
фектов — поэтому не стоит цеплять грузик непосредственно
крючком к нити (удобно использовать груз с крючком из на-
бора по механике), лучше сделать из куска нити промежуточ-
ную петлю из нескольких витков. Не стоит завязывать узелок

Работы по механике
11
на «основной» нити или предварительно её растягивать —
усилие обрыва может сильно измениться. Растягивать нить
следует осторожно и не торопясь, но решительно. Не годится
растянуть, не доводя до обрыва, отпустить немного, а потом
уже потянуть сильно, нельзя и дёргать — даже несильно.
При аккуратном выполнении, повторении опыта несколь-
ко раз и усреднении полученных результатов можно полу-
чить совсем неплохую точность — во всяком случае, вполне
достаточную для сравнения нескольких разных нитей по
этому параметру (красивая постановка опыта: какая нить
легче рвётся — белая, чёрная или коричневая?).
На идее разложения сил можно основать и множество дру-
гих экспериментальных задач. Пример — проградуировать
пружинку (резинку) для измерения различных сил, исполь-
зуя только один грузик. Пример выполнения этой работы:
подвесим груз на нити, на небольшом расстоянии от груза
прикрепим к нити один из концов пружинки и потянем
её в сторону, оставляя всё время горизонтальной. Горизон-
тальность пружинки и её удлинение можно контролировать
и измерять при помощи куска миллиметровки, укреплённого
на стене.
Этот способ особенно точен при малых силах растяжения
пружинки. Если же груз лёгкий, а пружинка тугая и предна-
значена для существенно больших сил, то удобнее подвесить
груз на пружинке и отводить его в сторону при помощи
горизонтально расположенной нитки. Перед тем как давать
подобный эксперимент школьникам, полезно упомянуть (ко-
нечно, не прямо перед самой задачей) о возможности исполь-
зования разложения сил в практической ситуации — напри-
мер, разобрать известную проблему вытаскивания бегемота
из болота при помощи прочной верёвки и расположенного ря-
дом дерева. Без этого догадаться ребятам будет очень трудно.

жүктеу/скачать 1,21 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: