Mehānika
Vienādu roku svīra
Divi vienādi spēki spiež uz leju abos galos. Vienādas rokas + vienādi spēki → momenti anulējas (τ = r × F) → svira paliek horizontāla. Nomaini vienu spēku Īpašību panelī, lai redzētu, kā tā noliecas.
Vienādu roku svīra — interaktīva Mehānika simulācija. Divi vienādi spēki spiež uz leju abos galos. Vienādas rokas + vienādi spēki → momenti anulējas (τ = r × F) → svira paliek horizontāla. Nomaini vienu spēku Īpašību panelī, lai redzētu, kā tā noliecas. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Momenti un svīras
Svīra rotē, kad rezultējošais moments nav nulle. Spēki tālāk no atbalsta punkta rada lielākus momentus pie tā paša lieluma.
Moments τ = r × F atkarīgs gan no spēka, gan no spēka rokas. Vienādi spēki vienādos attālumos pretējās pusēs var līdzsvarot; attāluma vai spēka maiņa noliek svīru.
- τ = rF sin θ
- Στ = 0 līdzsvarā
Izpētes kopsavilkums
Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju
Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.
Virzošais jautājums
Svīra ir piestiprināta tieši savā centrā, ar uz leju vērstu grūdienu pieliktu katrā galā, vienā attālumā no atbalsta punkta. Ja viena puse grūž stiprāk par otru, vai svīra noliecas uz stiprākā grūdiena pusi, uz vājāko pusi vai paliek līdzsvarā neatkarīgi no visā?
Prognozes, ko svērt
- Tā noliecas uz stiprākā grūdiena pusi
- Tā paliek līdzsvarā neatkarīgi no spēkiem
- Tā noliecas uz vājākā grūdiena pusi
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Kreisais spēks (N)
- Labais spēks (N)
Ko tu mēri:
- Neto moments (no simulācijas) (N·m)
- τ = r × F (izrēķināts) (N·m)
Kā izpēte norit
- Atver svīras eksperimentu. Cieta sija ir piestiprināta savā centrā; 50 N uz leju vērsts spēks ir pielikts 2 m no atbalsta punkta katrā galā.
- Uzklikšķini uz kreisā spēka bultas uz svīras un ievēro tās stiprumu Īpašību panelī, tad uzklikšķini uz labā spēka bultas un dari to pašu.
- Katrai rindai zemāk iestati kreisā un labā spēka stiprumus Īpašību panelī atbilstoši, palaid simulāciju, atlasīts svīru un nolasi τ = r × F momenta vērtību no Matemātikas paneļa.
Noteicošais vienādojums
Moments — τ = r × F
Moments ir spēka griešanas efekts ap atbalsta punktu: τ = r × F, kur r ir attālums no atbalsta punkta līdz vietai, kur spēks darbojas. Svīra līdzsvarojas, kad momenti no abām pusēm anulējas — vienādi spēki vienādos attālumos vai dažādi spēki apgriezti proporcionālos attālumos.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Katrai rindai izrēķini ar roku 2 m × (Labais spēks − Kreisais spēks). Salīdzini ar neto momentu, ko tu nolasīji no simulācijas Matemātikas paneļa. Vai tie sakrīt?
- 1. rindā abi spēki ir vienādi, un svīra paliek horizontāla. Ko tas saka par to, kā spēkiem un roku garumiem jāattiecina, lai jebkura svīra līdzsvarotos?
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Īstas svīras — kā šūpole ar diviem dažāda svara braucējiem — bieži vajag neatbilstošu roku garumu, ne neatbilstošus spēkus, lai līdzsvarotos. Ja labās puses spēks paliktu 50 N, bet tā attālums no atbalsta dubultotos līdz 4 m, kāds spēks uz kreisās rokas (joprojām 2 m) būtu vajadzīgs, lai to līdzsvarotu?
- Uzgriežņa atslēga, pudeles atvērājs un šķēres visas ir svīras. Izvēlies vienu un nosaki tās atbalsta punktu, pielikto spēku un kravu, ko tā kustina — tad izskaidro, kāpēc garāks rokturis padara to vieglāk lietojamu.
- 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
- Sveicināts svīras eksperimentā
- Atlasīts svīru
- Nospied „Atskaņot”
- Momentu līdzsvarošana
- Atver datus
- Tev izdevās!
Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.
Atvērt interaktīvo laboratoriju →