Mechanika

Vienodų rankų svertas

Dvi vienodos jėgos spaudžia abu galus žemyn. Vienodos rankos + vienodos jėgos → jėgų momentai vienas kitą panaikina (τ = r × F) → svertas lieka horizontalus. Pakeisk vieną jėgą Savybių skydelyje ir pamatysi, kaip jis pakrypsta.

Vienodų rankų svertas — interaktyvi Mechanika simuliacija. Dvi vienodos jėgos spaudžia abu galus žemyn. Vienodos rankos + vienodos jėgos → jėgų momentai vienas kitą panaikina (τ = r × F) → svertas lieka horizontalus. Pakeisk vieną jėgą Savybių skydelyje ir pamatysi, kaip jis pakrypsta. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Jėgų momentai ir svertai

Svertas sukasi, kai grynasis jėgos momentas nenulinis. Jėgos toliau nuo atramos sukuria didesnius momentus esant tam pačiam dydžiui.

Jėgos momentas τ = r × F priklauso ir nuo jėgos, ir nuo peties. Vienodos jėgos vienoduose atstumuose priešingose pusėse gali balansuoti; atstumo ar jėgos keitimas pakreipia svertą.

• τ = rF sin θ
• Στ = 0 pusiausvyroje

Tyrimo santrauka

Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją

Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.

Pagrindinis klausimas

Svertas prisegtas tiksliai centre, su žemyn nukreiptu stūmimu kiekviename gale, vienodu atstumu nuo atramos. Jei viena pusė stumia stipriau už kitą, ar svertas pasvirs link stipresniojo stūmimo, link silpnesniojo, ar liks balansuotas bet kokiais atvejais?

Svarstytini spėjimai

• Jis pasvira link stipresniojo stūmimo
• Jis lieka balansuotas bet kokiomis jėgomis
• Jis pasvira link silpnesniojo stūmimo

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Kairioji jėga (N)
• Dešinioji jėga (N)

Ką tu matauji:

• Grynasis momentas (iš sim) (N·m)
• τ = r × F (apskaičiuota) (N·m)

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk Sverto eksperimentą. Standus strypas prisegtas centre; 50 N žemyn veikianti jėga pritaikyta 2 m nuo atramos kiekviename gale.
2. Spustelėk kairiąją jėgos rodyklę ant strypo ir pastebėk jos dydį Savybių skydelyje, tada spustelėk dešiniąją jėgos rodyklę ir padaryk tą patį.
3. Kiekvienai žemiau esančiai eilutei nustatyk kairiąją ir dešiniąją jėgas Savybių skydelyje, paleisk simuliaciją, pasirink strypą ir skaityk τ = r × F momento reikšmę iš Matematikos skydo.

Valdančioji lygtis

Jėgos momentas — τ = r × F

Jėgos momentas — sukamasis jėgos poveikis apie atramą: τ = r × F, kur r yra atstumas nuo atramos iki jėgos veikimo taško. Svertas balansuoja, kai abiejų pusių momentai vienas kitą panaikina — vienodos jėgos vienoduose atstumuose arba nevienodos jėgos atvirkščiai proporcinguose atstumuose.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Kiekvienai eilutei apskaičiuok ranka 2 m × (Dešinioji jėga − Kairioji jėga). Palygink su grynuoju momentu, kurį nuskaitei iš sim Matematikos skydo. Ar jos sutampa?
• 1 eilutėje abi jėgos lygios ir svertas lieka horizontalus. Ką tai sako apie tai, kaip jėgos ir rankų ilgiai turi sietis, kad bet kuris svertas balansuotų?

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Realūs svertai — kaip sūpynės su dviem skirtingo svorio vaikus — dažnai reikalauja nevienodų rankų ilgių, o ne nevienodų jėgų, kad balansuotų. Jei dešinės pusės jėga liktų 50 N, bet jos atstumas nuo atramos padvigubėtų iki 4 m, kokia jėga kairiojoje rankoje (vis dar 2 m) reikėtų balansui?
• Veržliaraktis, kamštų trauktuvas ir žirklės — visi svertai. Pasirink vieną ir įvardyk jo atramą, pridėtąją jėgą ir krovinį, kurį jis judina — tada paaiškink, kodėl ilgesnė rankena daro jį patogesnį naudoti.

• 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. Sveiki atvykę prie sverto
2. Pasirink svertą
3. Spausk Leisti
4. Momentų balansavimas
5. Atidaryk duomenis
6. Tau pavyko!

Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.

Atidaryk interaktyvią laboratoriją →

Atsisiųsti darbo lapą →

Jėgų momentai ir sverto dėsnis