Чтобы определить показание динамометра, когда невесомый рычаг находится в равновесии, и масса противовеса равна ( m_1 = 2 ) кг, необходимо рассмотреть условия равновесия рычага.
Для рычага в равновесии выполняется условие равенства моментов сил относительно точки опоры. Если рычаг невесомый, это значит, что его собственный вес не влияет на распределение сил.
Предположим, что рычаг имеет два плеча: ( l_1 ) — плечо, на которое действует противовес массой ( m_1 ), и ( l_2 ) — плечо, на которое действует сила, измеряемая динамометром ( F ).
Условие равновесия рычага можно записать в виде:
[
m_1 \cdot g \cdot l_1 = F \cdot l_2
]
Поскольку масса противовеса ( m_1 = 2 ) кг и ускорение свободного падения ( g = 10 ) Н/кг, сила, действующая со стороны противовеса, равна:
[
m_1 \cdot g = 2 \, \text{кг} \times 10 \, \text{Н/кг} = 20 \, \text{Н}
]
Равенство моментов сил становится:
[
20 \, \text{Н} \cdot l_1 = F \cdot l_2
]
Из этого уравнения следует, что показание динамометра ( F ) зависит от соотношения плеч рычага ( \frac{l_1}{l_2} ). Если, например, плечи равны (( l_1 = l_2 )), то:
[
F = 20 \, \text{Н}
]
Таким образом, если соотношение плеч известно или если они равны, то динамометр будет показывать 20 Н. Если соотношение плеч другое, нужно использовать его для расчета точного значения ( F ). В общем случае, без дополнительной информации о плечах рычага, точное показание динамометра определить невозможно.