Vægtstang: Drejningsmomenter i balance

1 · Forudsig

En vægtstang er fastgjort præcis i sit midtpunkt, med et nedadrettet tryk påført i hver ende, samme afstand fra omdrejningspunktet. Hvis den ene side trykker hårdere end den anden, vipper vægtstangen så mod det stærkere tryk, mod det svagere tryk, eller forbliver den i balance uanset hvad?

• Den vipper mod det stærkere tryk
• Den forbliver i balance uanset kræfterne
• Den vipper mod det svagere tryk

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen Vægtstang. En stiv bom er fastgjort i sit center; en nedadrettet kraft på 50 N påføres 2 m fra omdrejningspunktet i hver ende.
2. Klik på den venstre kraftpil på bommen, og notér dens styrke i egenskabspanelet; klik derefter på den højre kraftpil, og gør det samme.
3. Indstil for hver række nedenfor venstre og højre kraftstyrke i egenskabspanelet, kør simulationen, vælg bommen, og aflæs drejningsmomentværdien τ = r × F i matematikpanelet.

3 · Saml data

Afbild kraftdifferencen (Højre kraft − Venstre kraft) på x-aksen mod det nettodrejningsmoment, du målte, på y-aksen. Hvad repræsenterer hældningen, og hvor skærer linjen nul?

4 · Analysér

1. Beregn for hver række 2 m × (Højre kraft − Venstre kraft) i hånden. Sammenlign med det nettodrejningsmoment, du aflæser i simulationens matematikpanel. Stemmer de?
2. I række 1 er de to kræfter ens, og vægtstangen forbliver vandret. Hvad fortæller det dig om, hvordan kræfter og armlængder skal forholde sig, for at en vægtstang er i balance?

5 · Udvid

1. Rigtige vægtstænger — som et vippeskammel med to børn af forskellig vægt — skal ofte have forskellige armlængder, ikke forskellige kræfter, for at være i balance. Hvis den højre sides kraft forblev 50 N, men dens afstand fra omdrejningspunktet blev fordoblet til 4 m, hvilken kraft på venstre arm (stadig ved 2 m) skulle så til for at balancere den?
2. En skruenøgle, en kapselåbner og en sakse er alle vægtstænger. Vælg én, og identificér dens omdrejningspunkt, dens påførte kraft og den last, den bevæger — forklar derefter, hvorfor et længere skaft gør den lettere at bruge.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark