Vipu: vääntöjen tasapainottaminen

1 · Ennusta

Vipu on kiinnitetty tarkasta keskustaan, ja kummankin pään päähän kohdistuu alaspäin suuntautuva työntö samalla etäisyydellä tukipisteestä. Jos toinen puoli työntää voimakkaammin kuin toinen, kallistuuko vipu voimakkaamman työnnön suuntaan, heikomman työnnön suuntaan vai pysyykö tasapainossa sillä välin?

• Se kallistuu voimakkaamman työnnön suuntaan
• Se pysyy tasapainossa voimista riippumatta
• Se kallistuu heikomman työnnön suuntaan

2 · Kokoa

1. Avaa Vipu-esiasetuksen. Jäykkä palkki on kiinnitetty keskustaan; 50 N alaspäin suuntautuva voima kohdistuu 2 m:n etäisyydelle tukipisteestä kummankin pään päähän.
2. Napsauta vasenta voimanuolta palkissa ja kirjaa sen suuruus Ominaisuudet-paneelissa, napsauta sitten oikeaa voimanuolta ja tee sama.
3. Jokaiselle alla olevalle riville aseta vasemman ja oikean voiman suuruudet Ominaisuudet-paneelissa täsmäämään, suorita simulaatio, valitse palkki ja lue τ = r × F -vääntöarvo matematiikkapaneelista.

3 · Kerää data

Kuvaa voimaero (oikea voima − vasen voima) x-akselille mitaamaasi resultanttivoimaa vasten y-akselille. Mitä kulmakerroin edustaa, ja missä viiva ylittää nollan?

4 · Analysoi

1. Jokaiselle riville laske 2 m × (oikea voima − vasen voima) käsin. Vertaa sitä resultanttivoimaan, jonka luit simulaation matematiikkapaneelista. Ovatko ne yhtä suuret?
2. Rivillä 1 molemmat voimat ovat yhtä suuret ja vipu pysyy vaakasuorassa. Mitä se kertoo siitä, miten voimien ja varren pituuksien on suhduttava, jotta mikä tahansa vipu on tasapainossa?

5 · Laajenna

1. Todelliset vivut – kuten keinaha, jossa on eripainoisia ratsastajia – tarvitsevat usein eripitkiä varsia, eivät erisuuruisia voimia, tasapainottamiseen. Jos oikean puolen voima pysyi arvossa 50 N mutta sen etäisyys tukipisteestä kaksinkertaistui arvoon 4 m, minkä suuruinen voima vasemmalla varrella (edelleen 2 m:ssä) tarvittaisiin sen tasapainottamiseen?
2. Kiintoavain, pullonavaaja ja sakset ovat kaikki vivut. Valitse yksi ja tunnista sen tukipiste, kohdistettu voima ja siirtämä kuorma – selitä sitten, miksi pidempi kahva tekee sen käytöstä helpompaa.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia