Как показать и измерить силу: стрелка и динамометр

История одной тележки

Мы продолжаем историю тележки из блока «Движение и графики». Теперь спрашиваем не только «как она двигалась?», но и «какие тела изменили её движение?». Каждый новый термин сначала свяжем с наблюдаемой сценой. На опорной карте показаны заданные учебные числа: они не заменяют ваше измерение.

Когда вы открываете дверь, толкать её возле петель и возле ручки — не одно и то же. Для движения тележки на прямой дорожке удобно упростить картину: показывать силу стрелкой от тележки в сторону действия. Эта стрелка не след от её пути. На листе она помогает помнить, какая сила действует сейчас, даже если тележка движется в другую сторону.

Что означают слова

Стрелка силы показывает направление, а её длина на схеме может показывать численное значение при выбранном масштабе. Точка приложения — место, где сила действует на тело; для наших прямолинейных моделей будем обозначать её рядом с тележкой. Динамометр — прибор с градуированной шкалой для измерения силы. Перед чтением проверьте ноль и предел шкалы; показание пишите с Н. Школьный пружинный прибор нельзя тянуть сильнее допустимого предела.

Проверяем числа и границы

Выберем масштаб: 1 см стрелки означает 1 Н. Стрелка 2 см вправо обозначает 2 Н вправо, а стрелка 3 см влево — 3 Н влево. Масштаб действует только на этом чертеже. Если нет прибора, это учебные силы, а не измерение рукой. Сравнивая показания, держите направление тяги одинаковым.

Попробуйте сами

Нарисуйте две отдельные стрелки от маленького прямоугольника: 2 клетки вправо и 3 клетки влево. Подпишите условный масштаб «1 клетка = 1 Н». Если у вас есть безопасный динамометр, проверьте ноль без нагрузки и считайте показание при лёгкой тяге; не подвешивайте тяжёлые предметы. Если прибора нет, работайте только с рисунком.

Типичная ловушка

Нельзя измерить силу длиной стрелки без объявленного масштаба. И стрелка влево не означает отрицательную величину самой силы: знак появляется лишь при выборе оси для расчёта.

Опорная карта

Проверка без подсказки

Закройте расчёт рукой. Назовите тело, к которому приложены силы, их источники и выбранное положительное направление. Потом восстановите арифметику с единицами. Смените одно исходное число и расскажите, какой вывод изменится. Если реального опыта не было, в журнале пишите «учебная модель».

Запись в журнал

Запишите четыре строки: «Что я видел?», «Что было задано?», «Что вычислил?», «Какие условия нужны для такого вывода?». Так вы отделите наблюдение от модели и сможете позже проверить собственную ошибку.

Следующий урок: Масса и вес: почему 0,5 кг — не 0,5 Н