Nevienodų rankų svertas: mechaninis pranašumas

1 · Spėk

Šio sverto atrama centre, kaip klasikinio sverto — bet dešinioji jėga taikoma tik 1 m nuo atramos, o kairioji 2 m. Jei 50 N stūmimą 2 m atstume subalansuoja stūmimas 1 m atstume, ar ta jėga didesnė, tokia pati ar mažesnė už 50 N?

2 · Paruošk

  1. Atidaryk Nevienodų rankų sverto eksperimentą. Standus strypas prisegtas tiksliai centre, kaip klasikinis svertas — bet dvi žemyn veikiančios jėgos taikomos skirtinguose atstumuose: 2 m kairėje, 1 m dešinėje. 50 N žemyn veikianti jėga stumia ties 2 m žyma.
  2. Spustelėk kairiąją jėgos rodyklę ant strypo ir pastebėk jos dydį Savybių skydelyje, tada spustelėk dešiniąją jėgos rodyklę ir padaryk tą patį. Pastebėk, kad abi rankos skirtingo ilgio.
  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.

3 · Rink duomenis

Kairioji jėga (N)Dešinioji jėga (N)Grynasis momentas (iš sim) (N·m)τ = r × F (apskaičiuota) (N·m)
50.00100.00
50.0050.00
20.00100.00

Braižyk jėgų skirtumą (Dešinioji − Kairioji) x ašyje prieš išmatuotą grynąjį momentą y ašyje — atmink, rankos nevienodos, tad momentas yra 1 m × Dešinioji jėga − 2 m × Kairioji jėga. Ką reiškia nuolydis ir kur linija kerta nulį?

4 · Analizuok

  1. Kiekvienai eilutei apskaičiuok ranka 1 m × Dešinioji jėga − 2 m × Kairioji jėga. Palygink su grynuoju momentu iš sim Matematikos skydo. Ar jos sutampa?
  2. 1 eilutėje 50 N stūmimas 2 m rankoje balansuoja 100 N stūmimą 1 m rankoje — skirtingos jėgos, vienodi momentai. Kas turi būti tiesa apie jėgą ir jos atstumą nuo atramos, kad svertas balansuotų?

5 · Išplėsk

  1. Vežimėlis irgi svertas: tavo rankos kelia rankenas maždaug 2 m nuo rato (atramos), o krovinys sėdi arti rato. Jei krovinys sveria 200 N ir sėdi 0,5 m nuo rato, kokia aukštyn veikianti jėga turi veikti rankenas balansui? Ko reikėtų, jei krovinys sėdėtų pačioje dėžės gale?
  2. Nagų traukiantis vinis, laužtvas ir riešutų lukštankis — visi nevienodų rankų svertai. Pasirink vieną ir įvardyk jo atramą, pridėtąją jėgą ir krovinį — tada paaiškink, kodėl trumpoji ranka yra krovinio pusėje.

Fizika už šio eksperimento

Jėgos momentas

Jėgos momentas — sukamasis jėgos poveikis apie atramą: τ = r × F, kur r yra atstumas nuo atramos iki jėgos veikimo taško. Esant nevienodoms rankoms, vienodi momentai reikalauja nevienodų jėgų — 50 N jėga 2 m nuo atramos balansuoja 100 N jėgą 1 m atstume, nes abi sukuria po 100 N·m.

← Grįžti prie eksperimento

Mechanika

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai