Alise gatavojas lidojumam ar lidmašīnu. Rokas bagāžas masa nedrīkst pārsniegt \(8\space\mathrm{kg}\). Svaru Alisei mājās nav, bet savas somas masu gribas zināt, lai lidostā nebūtu jāmet kādas no mantām ārā. Alises mājās atrodamas šādas lietas: slotas kāts, matu gumijas, atspere, aukla, vairākas neatvērta cukura pakas (katras masa \(1\space\mathrm{kg}\)), lineāls (\(1\space\mathrm{m}\)), hronometrs un kalkulators mobilajā telefonā. Izplāno, kā nosvērt somu, izmantojot lietas no dotā saraksta. Apraksti pa soļiem svēršanas darbības! Norādi arī formulas, ko tu
izmantotu rezultāta iegūšanai!
1. Izmantotie darba piederumi (piederumu saraksts)
2. Darbības pa soļiem (soļu apraksts un zīmējums)
3. Rezultāta iegūšana (formulas un iespējamie aprēķini)
1. metode: svira
1. Izmantotie darba piederumi: slotas kāts, matu gumijas, aukla, cukura pakas, lineāls, kalkulators.
2. Darbības pa soļiem:
- novieto slotas kātu viduspunktā, piemēram, pret krēsla muguras atbalstu;
- nostiprina slotas kātu ar matu gumijām stabilā stāvoklī;
- slotas kāta galā piesien, piemēram, trīs cukura pakas;
- slotas kāta otrā pusē piesien somu tādā attālumā no atbalsta punkta, lai iestātos līdzsvars;
- mēra attālumu no atbalsta punkta līdz punktiem, kur piekarināta soma un cukura pakas.
3. Rezultāta iegūšana (formulas un iespējamie aprēķini): ķermenim pielikto spēka momentu pret rotācijas asi izsaka ar spēka lieluma un spēka pleca reizinājumu \(F\cdot d\), kur \(F\) – spēks; \(d\) – spēka plecs jeb perpendikuls, kas vilkts no rotācijas ass līdz spēka darbības taisnei.
Ja uz sviru darbojas divi spēki un svira atrodas līdzsvarā, tad spēka momentiem ir jābūt vienādiem: \(F_1d_1=F_2d_2\).
Spēki \(F_1\) un \(F_2\) ir cukura paku un somas smaguma spēki, atbilstoši. Tādēļ \(F_1=m_1g\) un \(F_2=m_2g\), kur \(m_1\)– piekarināto cukuru paku masa, \(m_2\) – somas masa. Attālums \(d_1\) ir cukura paku smaguma spēka plecs, bet attālums \(d_2\) ir somas smaguma spēka plecs.
Somas masu nosaka pēc izteiksmes \(m_2=\frac{m_1d_1}{d_2}\).
Iespējamie aprēķini.
Mērījumu rezultāti: \(m_1=3\space\mathrm{kg}\); \(d_1=60\space\mathrm{cm}\); \(d_2=40\space\mathrm{cm}\).
\(m_2=\frac{m_1d_1}{d_2}=\frac{3\cdot 60}{30}=6\space\mathrm {kg}\)
2. metode: atspere
1. Izmantotie darba piederumi: atspere ar pietiekoši lielu stinguma koeficientu, cukura pakas, aukla, lineāls, kalkulators.
2. Darbības pa soļiem:
- nostiprina atsperi vertikāli;
- atsperei piesien vispirms divas cukura pakas, pēc tam trīs cukura pakas. Katru reizi atzīmē, par cik izstiepjas atspere;
- noņem cukura pakas;
- piesien somu un atzīmē, par cik izstiepjas atspere.
3. Rezultāta iegūšana (formulas un iespējamie aprēķini): izmanto formulu \(F=-kx\), kur \(F\) – elastības spēks atsperē, \(x\) – atsperes pagarinājums, \(k\) – atsperes stinguma koeficients. Spēks \(F\) pēc moduļa ir vienāds ar somas smaguma spēku \(mg\).
Pielīdzina elastības spēka un smaguma spēka moduļus. Cukura pakām raksta \(m_1g=kx_1\), somai atbilstoši \(m_2g=kx_2\).
Sastāda proporciju \(\frac{m_1}{m_2}=\frac{x_1}{x_2}\). Izsaka somas masu \(m_2=\frac{m_1x_2}{x_1}\).
Iespējamie aprēķini.
Mērījumu rezultāti: \(m_1=3\space\mathrm{kg}\); \(x_1=4\space\mathrm{cm}\); \(x_2=8\space\mathrm{cm}\).
\(m_2=\frac{m_1x_2}{x_1}=\frac{3\cdot8}{4}=6\space\mathrm{kg}\).
Vērtēšanas kritēriji
1.
Izveido darba piederumu sarakstu – 1 punkts.
Ja piederums nav minēts sarakstā, bet tiek tālāk izmantots soļu aprakstā – 0 punkti.
2.
Plāno darbības (eksperimenta) soļus – 1 punkts.
3.
Izvēlas atbilstošu formulu, izsaka meklējamo lielumu, iegūst skaitlisku rezultātu – 1 punkts.