Μοχλός με άνισους βραχίονες: Μηχανικό πλεονέκτημα

1 · Πρόβλεψε

Το σημείο στήριξης αυτού του μοχλού είναι κεντρικό, όπως στον κλασικό μοχλό — αλλά η δεξιά δύναμη ασκείται μόνο 1 m από το σημείο στήριξης ενώ η αριστερή 2 m. Αν ώθηση 50 N στην απόσταση 2 m ισορροπείται από ώθηση στην απόσταση 1 m, είναι αυτή η δύναμη μεγαλύτερη, ίδια ή μικρότερη από 50 N;

• Είναι μεγαλύτερη από 50 N
• Είναι ίδια — 50 N
• Είναι μικρότερη από 50 N

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή Μοχλός με άνισους βραχίονες. Μια άκαμπτη δοκός είναι καρφιτσωμένη στο ακριβές κέντρο της, όπως ο κλασικός μοχλός — αλλά οι δύο καθοδικές δυνάμεις ασκούνται σε διαφορετικές αποστάσεις: 2 m αριστερά, 1 m δεξιά. Καθοδική δύναμη 50 N σπρώχνει στο σημείο των 2 m.
2. Κάνε κλικ στο αριστερό βέλος δύναμης στη δοκό και σημείωσε την έντασή του στο πάνελ Ιδιότητες, μετά κάνε κλικ στο δεξί βέλος δύναμης και κάνε το ίδιο. Πρόσεξε ότι οι δύο βραχίονες έχουν διαφορετικά μήκη.
3. Για κάθε γραμμή παρακάτω, ρύθμισε τις εντάσεις αριστερής και δεξιάς δύναμης στο πάνελ Ιδιότητες ώστε να ταιριάζουν, τρέξε την προσομοίωση, επίλεξε τη δοκό, και διάβασε την τιμή ροπής τ = r × F από το πάνελ Μαθηματικά.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χάραξε τη διαφορά δυνάμεων (Δεξιά δύναμη − Αριστερή δύναμη) στον άξονα x έναντι της συνισταμένης ροπής που μέτρησες στον άξονα y — θυμήσου ότι οι βραχίονες είναι άνισοι, ώστε η ροπή είναι 1 m × Δεξιά δύναμη − 2 m × Αριστερή δύναμη. Τι αναπαριστά η κλίση, και πού διασχίζει η γραμμή το μηδέν;

4 · Ανάλυση

1. Για κάθε γραμμή, υπολόγισε 1 m × Δεξιά δύναμη − 2 m × Αριστερή δύναμη με το χέρι. Σύγκρινέ το με τη συνισταμένη ροπή που διάβασες από το πάνελ Μαθηματικά της προσομοίωσης. Ταιριάζουν;
2. Στη γραμμή 1 η ώθηση 50 N στον βραχίονα 2 m ισορροπεί την ώθηση 100 N στον βραχίονα 1 m — διαφορετικές δυνάμεις, ίσες ροπές. Τι πρέπει να ισχύει για μια δύναμη και την απόστασή της από το σημείο στήριξης για να ισορροπήσει ο μοχλός;

5 · Επέκταση

1. Ένα καροτσάκι είναι κι αυτό μοχλός: τα χέρια σου σηκώνουν τις λαβές περίπου 2 m από τον τροχό (το σημείο στήριξης) ενώ το φορτίο κάθεται κοντά στον τροχό. Αν το φορτίο ζυγίζει 200 N και κάθεται 0.5 m από τον τροχό, ποια ανοδική δύναμη πρέπει να ασκήσεις στις λαβές για να το ισορροπήσεις; Τι θα χρειαζόσουν αν το φορτίο καθόταν στο ακραίο τέλος του καλαθιού;
2. Ένα σφυρί με δόντι που τραβά καρφί, ένα λοστό και ένα σπαστήρα καρυδιών είναι όλα μοχλοί με άνισους βραχίονες. Διάλεξε ένα και ταυτοποίησε το σημείο στήριξης, την ασκούμενη δύναμη και το φορτίο που μετακινεί — και μετά εξήγησε γιατί ο κοντός βραχίονας είναι αυτός στην πλευρά του φορτίου.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής