Kang: jõumomentide tasakaal
1 · Ennusta
Kang on kinnitatud täpselt oma keskelt, iga otsa külge rakendatud allaatõuge, samal kaugusel tugipunktist. Kui üks pool lükkab kõvemini kui teine, kas kang kaldub tugevama tõuke poole, nõrgema poole või jääb tasakaalu ükskõik mida?
- Ta kaldub tugevama tõuke poole
- Ta jääb tasakaalu ükskõik missuguste jõududega
- Ta kaldub nõrgema tõuke poole
2 · Seadista
- Ava kangi eelseadistus. Jäik tala on kinnitatud keskelt; 50 N allaatõuge rakendatakse 2 m kaugusel tugipunktist kummalgi otsal.
- Klõpsa talal vasakul jõunool ja pane tähele tema tugevus Omaduste paneelil, siis klõpsa paremal jõunool ja tee sama.
- Sea allpool iga rea jaoks vasaku ja parema jõu tugevused Omaduste paneelil vastavaks, jooksuta simulatsioon, vali tala ja loe τ = r × F jõumomendi väärtus Matemaatika paneelilt.
3 · Kogu andmeid
| Vasak jõud (N) | Parem jõud (N) | Resultantjõumoment (simulatsioonist) (N·m) | τ = r × F (arvutatud) (N·m) |
|---|---|---|---|
| 50.00 | 50.00 | ||
| 50.00 | 80.00 | ||
| 70.00 | 40.00 |
Joonista jõudude vahe (Parem jõud − Vasak jõud) x-teljele mõõdetud resultantjõumomendi y-telje suhtes. Mida tõus tähistab ja kus joon nulli ületab?
4 · Analüüsi
- Arvuta igas reas käsitsi 2 m × (Parem jõud − Vasak jõud). Võrdle simulatsiooni Matemaatika paneelist loetud resultantjõumomendiga. Kas nad kattuvad?
- Reas 1 on kaks jõudu võrdsed ja kang jääb tasasele. Mida see ütleb selle kohta, kuidas jõud ja õlgade pikkused peavad seostuma, et mis tahes kang tasakaalus oleks?
5 · Laienda
- Päris kanged — nagu kiik kahe erineva kaaluga sõitjaga — vajavad tasakaaluks sageli erinevaid õlgade pikkusi, mitte erinevaid jõude. Kui parema poole jõud jääks 50 N-ks, aga tema kaugus tugipunktist kahekordistuks 4 m-ni, missugune jõud vasakul õlal (ikka 2 m) oleks vaja tasakaaluks?
- Mutrivõti, pudeliavaja ja käärid on kõik kanged. Vali üks ja tuvasta tema tugipunkt, rakendatud jõud ja liigutatav koorem — siis selgita, miks pikem käepide teeb ta kasutamise lihtsamaks.
Selle eksperimendi füüsika
Jõumoment
Jõumoment on jõu pöörav toime tugipunkti ümber: τ = r × F, kus r on kaugus tugipunktist jõu rakenduskohani. Kang on tasakaalus, kui mõlema poole jõumomendid tühistuvad — võrdsed jõud võrdsetel kaugustel või erinevad jõud pöördvõrdeliste kauguste korral.
Mehhaanika
- Heitkeha liikumine ja kineetiline energia
- Pall kaldpinnal: energia hõõrdumata nõlval
- Plokk hõõrdumise kaldpinnal: statsionaarse hõõrdumise läve leidmine
- Lõppkiirus: langemine takistusega
- Jõulabor: Newtoni teine seadus
- Vastasse jõud: Newtoni teine seadus ja impulss
- Põrkav pall: energiakad põrkel
- Elastsed kokkupõrked ja impulsi jäävus
- Mitteelastne kokkupõrge ja impulsi jäävus
- Newtoni hark: impulsi ja energia ülekanne
- Lihtpendel
- Raskus vedrul: lihtharmooniline võnkumine