力學基本實驗

 

 

【目的】

研究力的合成與分解、力矩等力學基本觀念,並研究滑輪等簡單機械的作用原理

【儀器】

實驗面板、彈簧秤、角度器、砝碼架、平衡桿、滑輪、力矩輪、砝碼。

【原理】

一.力的合成與分解

圖一中,X、Y分別對一物體施以的力。運用平行四邊形作圖法可得的合力是(即淨力),此時物體會朝的方向運動,若欲使其平衡則必需施以與大小相同,方向相反的力,即

 

二.力矩(非平行力)

圖二中,表施力的大小,d表施力點到支點的距離,的夾角,則作用力F對支點的力矩τ

 三.滑輪組

單一的滑輪可以改變施力的方向,而各種不同裝置的滑輪組不僅可以改變施力的方向。更可以達到省力的目的。如圖三中的動滑輪,因,故施力與繩子張力均分的重量,即,可省一半的力。

 

【步驟】

一.力的合成與分解:

1.      按圖四裝置儀器。

2.      改變 的大小與方向,並由彈簧秤讀出的大小。

3.      再以角度器測量的方向。記錄

注意事項:

1.三力平衡後,再使用角度器測量力與力之間的夾角。

2.表砝碼+砝碼架的質量。

 

二.力矩(非平行力)

1.按圖五裝置儀器。

2.改變的大小與方向。

3.記錄對應的,並計算及合力矩。

 

 

三.滑輪組

1.      按圖六裝置儀器,對每一滑輪組,分別做以下的量度。

2.      記錄直接以彈簧秤度量的砝碼重量W和掛於滑輪組上的重量F

3.      慢慢將彈簧秤向上移動。記錄彈簧秤移動,彈簧秤的讀數  ,和懸掛於滑輪組上砝碼向上移動的距離

4.      計算移動彈簧秤所做的功( ),掛於滑輪組上砝碼所增加的位能()。

 

【問題】  的誤差可能來源為何?請討論之。