VRVNI POLIGON

Vsebinski cilji, ki so zapisani v učnem načrtu.

Dijak zna:

1. grafično razstaviti sile na komponente
2. zapisati in uporabiti izrek o ravnovesju sil
3. razložiti zakon o vzajemnem učinku

Predlog eksperimentalnih vaj:

1. maturitetni program

Vaja Vrvni poligon je načrtovalno najtežja, izvajajo jo dijaki, ki se pripravljajo na maturo iz fizike. Vajo izvajata dva dijaka v skupini, narišeta vsak svoj vrvni poligon in vajo obdelata samostojno. Vajo ocenjujemo po navodilih za ocenjevanje maturitetnih vaj.

Naloga:
1. Določite težo dveh teles z vrvnim poligonom.

Potrebna oprema:

• deska (stiropor)
• žebljički
• vrvica z dvema zankama
• list papirja (A3)
• utež z znano težo F_g
• telo z neznano težo F_x

Pojasnilo:

Vrvni poligon je metoda grafičnega določanja velikosti in smeri sil v nosilcih. Zaradi lažjega razumevanja napravimo naslednji primer:

slika 1 slika 2

Na razpeti vrvici ABCD visita utež in merjenec (slika 1). Sile v posameznih odsekih vrvice bi lahko izmerili s silomerom, če bi smeli vrvico prerezati, ker pa vemo, da se sile vektorsko seštevajo (paralelogram sil), jih lahko poiščemo grafično, če poznamo naklonske kote in težo ene od uteži. Na vozel B delujejo sile F_B, F_A in F_C, ki so v ravnovesju, saj vozel miruje. Njihova vektorska vsota je nič, sila F_B pa je nasprotno enaka rezultanti sil F_A in F_C (slika 2). Upoštevamo, da sta sili v vrvici BC nasprotno enaki in narišemo trikotnik sil še za drugo vozlišče.

Potek dela:

S silomerom določite težo uteži. List papirja z risalnimi žebljički pritrdite na ploščo. Ploščo postavite navpično in z zatiči v vogale pritrdite vrvico. V levo ali desno zanko vrvice obesite utež z znano težo, v drugo zanko pa telo z neznano težo. Ko se sistem uravnovesi, narišite pravokotno projekcijo vrvic na papir in ga snemite. Izberite primerno merilo za grafično ponazoritev sil. S konstrukcijo začnite v vozlišču, na katerega deluje znana sila F_B. Razstavite jo na dve komponenti v smeri ostalih dveh vrvic v vozlišču. Na podlagi ravnovesja sistema sil, zakona o vzajemnem učinku in pravila o sestavljanju komponent v rezultanto grafično določite neznano silo F_x. S silomerom izmerite velikost sile F_x in ugotovite, s kolikšno natančnostjo ste določili neznano težo uteži.

Vsebina poročila o vaji:

• teža uteži
• merilo sil
• slika vrvnega poligona z vsemi komponentami sil
• grafično določena velikost sile F_x
• primerjava med izmerjeno vrednostjo in grafično določeno silo F_x