رافعة غير متساوية: الميزة الميكانيكية

1 · توقّع

محور هذه الرافعة مركزي كالرافعة الكلاسيكية — لكن القوة اليمنى تطبق على بعد 1 m فقط من المحور بينما اليسرى على 2 m. إذا وازنت دفعة 50 N عند مسافة 2 m بدفعة عند 1 m، فهل تلك القوة أكبر أم مساوية أم أصغر من 50 N؟

• أكبر من 50 N
• هي نفسها — 50 N
• أصغر من 50 N

2 · التجهيز

1. افتح تجربة الرافعة غير المتساوية. عارضة صلبة مثبتة عند مركزها بالضبط كالرافعة الكلاسيكية — لكن القوتين إلى الأسفل مطبقتان على مسافتين مختلفتين: 2 m يسارًا و1 m يمينًا. قوة 50 N إلى الأسفل تدفع عند علامة 2 m.
2. انقر سهم القوة الأيسر على العارضة ودوّن شدته في لوحة الخصائص، ثم انقر الأيمن وافعل مثل ذلك. لاحظ أن الذراعين مختلفا الطول.
3. لكل صف أدناه، اضبط شدتي القوة اليسرى واليمنى في لوحة الخصائص لتطابق الجدول، وشغّل المحاكاة، وحدد العارضة، واقرأ قيمة عزم الدوران τ = r × F من لوحة الرياضيات.

3 · اجمع البيانات

ارسم فرق القوى (اليمنى − اليسرى) على المحور x مقابل عزم الدوران الصافي المقيس على المحور y — تذكر أن الذراعين غير متساويين، فالعزم هو 1 m × القوة اليمنى − 2 m × القوة اليسرى. ماذا يمثل الميل؟ وأين يقطع الصفر؟

4 · حلّل

1. لكل صف احسب يدويًا 1 m × القوة اليمنى − 2 m × القوة اليسرى. قارنه بعزم الدوران الصافي من لسان الرياضيات. هل يتطابقان؟
2. في الصف 1 توازن دفعة 50 N على ذراع 2 m دفعة 100 N على ذراع 1 m — قوتان مختلفتان وعزمان متساويان. ما الشرط اللازم على قيمة القوة ومسافتها من المحور لتوازن رافعة؟

5 · وسّع

1. عربة اليد رافعة أيضًا: ترفع ذراعاك المقابض على نحو 2 m من العجلة (المحور) بينما يجلس الحمل قرب العجلة. إذا كان وزن الحمل 200 N ويجلس على 0.5 m من العجلة، فما القوة إلى الأعلى التي تطبقها عند المقابض لموازنته؟ وماذا تحتاج لو جلس الحمل عند طرف الصندوق تمامًا؟
2. مطرقة المخلب تقتلع مسمارًا، وعتلة الكرتون، وكسّارة البندق، كلها روافع بأذرع غير متساوية. اختر واحدة وحدد محورها والقوة المطبقة والحمل — ثم اشرح لماذا يكون الذراع القصير في جهة الحمل.

الفيزياء خلف هذه التجربة

← عودة إلى التجربة