Mechanika
Rovnoramenná páka
Dvě stejné síly tlačí dolů na oba konce. Stejné ramena + stejné síly → momenty se ruší (τ = r × F) → páka zůstává vodorovná. Změň jednu sílu v panelu Vlastnosti a uvidíš, jak se nakloní.
Rovnoramenná páka — interaktivní simulace Mechanika. Dvě stejné síly tlačí dolů na oba konce. Stejné ramena + stejné síly → momenty se ruší (τ = r × F) → páka zůstává vodorovná. Změň jednu sílu v panelu Vlastnosti a uvidíš, jak se nakloní. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Moment a páky
Páka se otáčí, když výsledný moment je nenulový. Síly dál od bodu otáčení dávají při stejné velikosti větší momenty.
Moment τ = r × F závisí na síle i ramenu. Stejné síly v stejných vzdálenostech na opačných stranách se mohou vyvážit; změna vzdálenosti nebo síly páku nakloní.
- τ = rF sin θ
- Στ = 0 v rovnováze
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Páka je upevněna přesně ve středu, na každém konci působí tlak dolů ve stejné vzdálenosti od bodu otáčení. Když jedna strana tlačí víc než druhá, nakloní se páka k silnějšímu tlačení, k slabšímu, nebo zůstane vyvážená bez ohledu na vše?
Predikce k zvážení
- Nakloní se k silnějšímu tlačení
- Zůstane vyvážená bez ohledu na síly
- Nakloní se k slabšímu tlačení
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Levá síla (N)
- Pravá síla (N)
Co měříš:
- Výsledný moment (ze simulace) (N·m)
- τ = r × F (vypočteno) (N·m)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu Páka. Tuhý trám je upevněn ve středu; síla 50 N dolů je aplikována 2 m od bodu otáčení na každém konci.
- Klikni na levou šipku síly na trámu a poznamenej její velikost v panelu Vlastnosti, pak klikni na pravou šipku síly a udělej totéž.
- Pro každý řádek níže nastav v panelu Vlastnosti velikosti levé a pravé síly, spusť simulaci, vyber trám a přečti hodnotu momentu τ = r × F z panelu Matematika.
Řídící rovnice
Moment — τ = r × F
Moment je otáčivý účinek síly kolem bodu otáčení: τ = r × F, kde r je vzdálenost od bodu otáčení k místu působení síly. Páka se vyvažuje, když se momenty z obou stran vyruší — stejné síly ve stejných vzdálenostech, nebo různé síly v nepřímo úměrných vzdálenostech.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro každý řádek spočti ručně 2 m × (pravá síla − levá síla). Porovnej s výsledným momentem přečteným z panelu Matematika simulace. Souhlasí?
- V řádku 1 jsou obě síly stejné a páka zůstává vodorovná. Co ti to říká o tom, jak musí souviset síly a délky ramen, aby se páka vyvažovala?
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Skutečné páky — jako prkénko s dětmi různé tíhy — často potřebují k vyvážení různé délky ramen, ne různé síly. Kdyby pravá strana zůstala na 50 N, ale její vzdálenost od bodu otáčení se zdvojnásobila na 4 m, jaká síla na levém rameni (stále na 2 m) by ji vyvažovala?
- Klíč, otvírák na láhve i nůžky jsou všechny páky. Vyber jednu, urči její bod otáčení, působící sílu a břemeno, které hýbe — pak vysvětli, proč delší rukojeť usnadňuje použití.
- AP Physics 1 — Unit 5: Torque and Rotational Dynamics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 5: Torque and Rotational Dynamics
- IB Physics — A.4 Rigid body mechanics
- General High School Physics — Rotation, gravitation & orbits
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Vítej u Páky
- Vyber páku
- Stiskni Spustit
- Vyvažování momentů
- Otevři data
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →