Практическая работа №5 "Определение равнодействующей нескольких сил"

Практическая работа № 5

Раздел 1 Механика

Тема 1.2 Динамика

Название практической работы: Определение равнодействующей нескольких сил

Учебная цель: прикладное значение теоремы косинусов. Графическое и аналитическое решение задач

Учебные задачи: Определение равнодействующей нескольких сил, приложенных к материальной точке под углом

Правила безопасности: правила проведения в кабинете во время выполнения практического занятия

Норма времени: 2 часа

Образовательные результаты:

Студент должен

уметь: пользоваться транспортиром, таблицей Брадиса, масштабом, извлекать корень

знать: теорему косинусов, что такое равнодействующая двух сил, теорему Пифагора

Обеспеченность занятия мультимедийный проектор, карточки, таблица Брадиса

- методические указания по выполнению практического занятия

- рабочая тетрадь, тетрадь для практических работ, транспортир, циркуль, карандаши простой, красный, линейка, ластик

Порядок проведения занятия:

Для выполнения практической работы учебная группа распределяется по индивидуальным вариантам
Теоретическое обоснование при определении равнодействующей нескольких сил, приложенных к материальной точке под углом  необходимо произвести геометрическое построение для нахождения искомой равнодействующей силы. Это сумма двух заданных сил. Переносим силы, совмещая начало силы 2 с концом силы 1. Проще всего это построение выполнить в виде параллелограмма. Часто его так и называют: "параллелограмм сил". Диагональ параллелограмма является равнодействующей

Определим R из треугольника АОВ, по теореме косинусов имеем:

угол  острый угол, а угол при вершине А равен

75 + 45 = 120

Угол  равен углу при вершине «С» - ,

но сумма углов четырёхугольника равна 360, следовательно

2 = 360 - 240 = 120, откуда  = 60, таким образом

Вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1. Что такое равнодействующая сил? (Сила, которая производит на тело такое же действие, как несколько одновременно действующих сил, называется равнодействующей этих сил)

2. Как определить равнодействующую двух сил, направленных под углом друг к другу? Схема и расчётная формула. (Применить правило параллелограмма для нахождения равнодействующей двух сил, действующих под углом – построить параллелограмм на этих силах, как на сторонах и провести в нём из точки приложения сил диагональ. Длина и направление этой диагонали определяет модуль и направление равнодействующей).

3. По какой формуле определятся модуль и направление равнодействующей двух сил, приложенных к материальной точке под углом друг к другу? (по теореме косинусов)

4. В каких единица измеряется равнодействующая сил?

5. Что такое масштаб? Где применяют? (это соотношение размеров реального объекта и его изображения. Применяют: в геодезии, картографии и проектировании).

6. Что такое транспортир? (Инструмент для построения и измерения

углов).

1. Для какой цели необходима таблица Брадиса?

2. Что такое графический способ решения задачи? Что такое аналитический способ? Какие способы вы применили, для какой цели?

Содержание и последовательность выполнения практической работы:

Задачи практической работы:

определить равнодействующую двух сил приложенных к материальной точке под углом α. Задачу решить графически и аналитически.

Пример выполнения и оформления

Дано:

F₁ = 5 н

F₂ = 7 н

α = 135°

___________________

R -

1. Графический метод решения

2. Выбрать масштаб, пример: М:1н = 0,1см или 1 см

3. Строим угол ОАВ = 135 с помощью транспортира со сторонами F₁ = 5см и F₂ = 7см (в масштабе), рис.1

4. Достраиваем этот угол до параллелограмма ОАNВ. Проводим диагональ ОN. Это и есть равнодействующая двух сил R, рис.2

5. Линейкой измеряем равнодействующую ОN= R, переводим в ньютоны, согласно масштаба, рис.3

Рисунок 1 Рисунок 2

Рисунок 3

2. Аналитический расчёт

1. Применив теорему косинусов, рассчитываем равнодействующую сил R, подставив числовые значения

R= + Cos 135

2. Косинус угла α= 135 соответствует углу α=(180-135=45). По таблице Брадиса узнаём его числовое значение 0,707107

3. Делаем вывод – сравнивая графический результат равнодействующей R с аналитическим расчётом

Список литературы: 

1. В. Ф. Дмитриева Физика для профессий и специальностей

технического профиля М.: ИД Академия – 2018

1. Т. В. Ильина Методическое руководство по проведению лабораторно – практических работ по физике, Электроугли 2018