Mechanika

Egyenlőtlen karú emelő

Egy 50 N-os erő a 2 m-es karson kiegyensúlyoz egy 100 N-os erőt az 1 m-es karson — egyenlő forgásnyomatékok (τ = r × F) egyenlőtlen erőkből. Változtass egy erőt a Tulajdonságok panelen, hogy billenni lásd.

Egyenlőtlen karú emelő — interaktív Mechanika szimuláció. Egy 50 N-os erő a 2 m-es karson kiegyensúlyoz egy 100 N-os erőt az 1 m-es karson — egyenlő forgásnyomatékok (τ = r × F) egyenlőtlen erőkből. Változtass egy erőt a Tulajdonságok panelen, hogy billenni lásd. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.

Forgatónyomaték és emelők

Az emelő akkor kiegyensúlyozott, ha a forgáspont két oldalán a forgatónyomatékok egyenlők — a rövidebb karon ható erőknek nagyobbnak kell lenniük, hogy a hosszabb kart ellensúlyozzák.

A τ = r × F forgatónyomaték az erőtől és a karhossztól is függ. Középre tett forgásponttal egy 50 N-os erő 2 m-re a forgásponttól kiegyensúlyoz egy 100 N-os erőt 1 m-re: 50 × 2 = 100 × 1.

• τ = rF sin θ
• Στ = 0 egyensúlyban

Vizsgálódási összefoglaló

Tervezd meg a kérdést, mielőtt megnyitod a labort

Az összefoglaló a előrenderelt oldalt tükrözi: vezérlő kérdés, versengő jóslatok, változószerepek, vezérlő törvények, beállítás, elemzés és bővítési feladatok láthatóak és ebben a sorrendben maradnak.

Vezérlő kérdés

Ennek az emelőnek a forgáspontja középen van, akárcsak a klasszikusnál — de a jobb erő csak 1 m-re, a bal erő 2 m-re hat a forgásponttól. Ha egy 50 N-os tolás a 2 m-es távolságnál egyensúlyoz egy tolást az 1 m-es távolságnál, az az erő nagyobb, ugyanolyan vagy kisebb, mint 50 N?

Mérlegelendő jóslatok

• Nagyobb, mint 50 N
• Ugyanaz — 50 N
• Kisebb, mint 50 N

Változószerepek

Amit te állítasz be:

• Bal erő (N)
• Jobb erő (N)

Amit mérsz:

• Eredő forgatónyomaték (a szimulációból) (N·m)
• τ = r × F (számított) (N·m)

Hogyan fut a vizsgálódás

1. Nyisd meg az Egyenlőtlen karú emelő előbeállítást. Egy merev gerenda a pontos közepén van rögzítve, akárcsak a klasszikus emelőnél — de a két lefelé irányuló erő különböző távolságokban hat: 2 m-re balra, 1 m-re jobbra. Egy 50 N-os lefelé irányuló erő tol a 2 m-es jelnél.
2. Kattints a bal erőnyílra a gerendán, és jegyezd fel a nagyságát a Tulajdonságok panelen, majd ugyanezt tedd a jobb erőnyíllal. Vedd észre, hogy a két kar különböző hosszúságú.
3. Minden alábbi sorhoz állítsd be a bal és jobb erő nagyságát a Tulajdonságok panelen, futtasd a szimulációt, válaszd ki a gerendát, és olvasd le a τ = r × F forgatónyomaték-értéket a Matek panelről.

Vezéregyenlet

Forgatónyomaték — τ = r × F

A forgatónyomaték egy erő forgáspont körüli forgató hatása: τ = r × F, ahol r a forgásponttól az erő hatáspontjáig mért távolság. Egyenlőtlen karoknál az egyenlő forgatónyomatékok egyenlőtlen erőket igényelnek — egy 50 N-os erő 2 m-re a forgásponttól kiegyensúlyoz egy 100 N-os erőt 1 m-re, mert mindkettő 100 N·m-et ad.

Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal

• Minden sornál számítsd ki kézzel az 1 m × Jobb erő − 2 m × Bal erő-t. Hasonlítsd a szimuláció Matek paneljéről olvasott eredő forgatónyomatékhoz. Egyeznek?
• Az 1. sorban a 2 m-es karon lévő 50 N-os tolás kiegyensúlyozza az 1 m-es karon lévő 100 N-os tolást — különböző erők, egyenlő forgatónyomatékok. Mi kell legyen igaz egy erőre és a forgásponttól való távolságára, hogy egy emelő kiegyensúlyozzon?

Hol bukkan fel ez a laboron túl

• Egy talicska is emelő: a karjaid a fogantyúkat kb. 2 m-re emelik a kerék (a forgáspont) fölött, míg a teher közel ül a kerékhez. Ha a teher 200 N és 0.5 m-re ül a keréktől, mekkora felfelé irányuló erőt kell a fogantyúkra kifejtened az egyensúlyhoz? Mi kellene, ha a teher a tálca végén ülne?
• Egy szeghúzó kalapács, egy feszítővas és egy diótörő mind egyenlőtlen karú emelő. Válassz egyet, és azonosítsd a forgáspontját, az alkalmazott erőt és a mozgatott terhet — majd magyarázd meg, miért a rövid kar van a teher oldalán.

• AP Physics 1 — Unit 5: Torque and Rotational Dynamics
• AP Physics C: Mechanics — Unit 5: Torque and Rotational Dynamics
• IB Physics — A.4 Rigid body mechanics
• General High School Physics — Rotation, gravitation & orbits
• NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law

1. Üdv az Egyenlőtlen karú emelőnél
2. Válaszd ki az emelőt
3. Nyomd meg az Indítást
4. Egyenlőtlen karok, egyenlő forgatónyomatékok
5. Nyisd meg az adatokat
6. Sikerült!

Nyisd meg az interaktív szimulációt a jelenet megépítéséhez, nyomd meg az Indítást, és fedezz fel élő mérésekkel és vezetett tutoriallal.

Interaktív labor megnyitása →

Munkalap letöltése →

Forgatónyomaték és az emelőtörvény