Egyenlőtlen karú emelő: mechanikai előny

1 · Jóslás

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?

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

2 · Előkészítés

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.

3 · Adatgyűjtés

Ábrázold az erőkülönbséget (Jobb erő − Bal erő) az x-tengelyen a mért eredő forgatónyomatékkal az y-tengelyen — emlékezz, a karok egyenlőtlenek, tehát a forgatónyomaték 1 m × Jobb erő − 2 m × Bal erő. Mit jelent a meredekség, és hol metszi a vonal a nullát?

4 · Elemzés

1. Minden sornál számítsd ki kézzel az 1 m × Jobb erő − 2 m × Bal erő-t. Hasonlítsd a szimuláció Matek paneljéről olvasott eredő forgatónyomatékhoz. Egyeznek?
2. 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?

5 · Kiterjesztés

1. 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?
2. 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.

A fizika a kísérlet mögött

← Vissza a kísérlethez

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap