Uligearmet vægtstang: Mekanisk fordel

1 · Forudsig

Denne vægtstangs omdrejningspunkt er centreret, ligesom den klassiske vægtstang — men den højre kraft påføres kun 1 m fra omdrejningspunktet, mens den venstre kraft er 2 m væk. Hvis et skub på 50 N på 2 m-afstanden balanceres af et skub på 1 m-afstanden, er den kraft så større, den samme eller mindre end 50 N?

• Den er større end 50 N
• Den er den samme — 50 N
• Den er mindre end 50 N

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen Uligearmet vægtstang. En stiv bom er fastgjort præcis i sit center, ligesom den klassiske vægtstang — men de to nedadrettede kræfter påføres på forskellige afstande: 2 m til venstre, 1 m til højre. En nedadrettet kraft på 50 N trykker ved 2 m-mærket.
2. Klik på den venstre kraftpil på bommen, og notér dens styrke i egenskabspanelet; klik derefter på den højre kraftpil, og gør det samme. Bemærk, at de to arme har forskellige længder.
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 — husk, at armene er ulige, så drejningsmomentet er 1 m × Højre kraft − 2 m × Venstre kraft. Hvad repræsenterer hældningen, og hvor skærer linjen nul?

4 · Analysér

1. Beregn for hver række 1 m × Højre kraft − 2 m × Venstre kraft i hånden. Sammenlign med det nettodrejningsmoment, du aflæser i simulationens matematikpanel. Stemmer de?
2. I række 1 balancerer skubbet på 50 N på 2 m-armen skubbet på 100 N på 1 m-armen — forskellige kræfter, ens drejningsmomenter. Hvad skal gælde for en kraft og dens afstand fra omdrejningspunktet, for at en vægtstang er i balance?

5 · Udvid

1. Et trillebør er også en vægtstang: dine arme løfter håndtagene ca. 2 m fra hjulet (omdrejningspunktet), mens lasten ligger tæt på hjulet. Hvis lasten vejer 200 N og ligger 0.5 m fra hjulet, hvilken opadrettet kraft skal du så påføre ved håndtagene for at balancere den? Hvad skulle der til, hvis lasten lå helt ude i enden af bakken?
2. En hammer med koben, der trækker et søm op, en koben og en nøddeknækker er alle vægtstænger med ulige arme. Vælg én, og identificér dens omdrejningspunkt, dens påførte kraft og den last, den bevæger — forklar derefter, hvorfor den korte arm er den på lastsiden.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark