Mehānika
Dažādu roku svīra
50 N spiediens uz 2 m rokas līdzsvaro 100 N spiedienu uz 1 m rokas — vienādi momenti (τ = r × F) no dažādiem spēkiem. Nomaini vienu spēku Īpašību panelī, lai redzētu, kā tā noliecas.
Dažādu roku svīra — interaktīva Mehānika simulācija. 50 N spiediens uz 2 m rokas līdzsvaro 100 N spiedienu uz 1 m rokas — vienādi momenti (τ = r × F) no dažādiem spēkiem. 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 ir līdzsvarā, kad momenti abās atbalsta punkta pusēs ir vienādi — spēkiem uz īsākas rokas jābūt lielākiem, lai līdzsvarotu garāko roku.
Moments τ = r × F atkarīgs gan no spēka, gan no spēka rokas. Ar centrētu atbalsta punktu 50 N spēks 2 m no atbalsta līdzsvaro 100 N spēku 1 m no atbalsta: 50 × 2 = 100 × 1.
- 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
Šīs svīras atbalsta punkts ir centrā, tāpat kā klasiskajai svīrai — bet labais spēks ir pielikts tikai 1 m no atbalsta, kamēr kreisais spēks ir 2 m attālumā. Ja 50 N grūdiens 2 m attālumā tiek līdzsvarots ar grūdienu 1 m attālumā, vai šis spēks ir lielāks, tas pats vai mazāks par 50 N?
Prognozes, ko svērt
- Tas ir lielāks par 50 N
- Tas ir tas pats — 50 N
- Tas ir mazāks par 50 N
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 dažādu roku svīras eksperimentu. Cieta sija ir piestiprināta tieši savā centrā, kā klasiskajai svīrai — bet divi uz leju vērstie spēki ir pielikti dažādos attālumos: 2 m pa kreisi, 1 m pa labi. 50 N uz leju vērsts spēks grūž pie 2 m atzīmes.
- Uzklikšķini uz kreisā spēka bultas uz svīras un ievēro tās stiprumu Īpašību panelī, tad uzklikšķini uz labā spēka bultas un dari to pašu. Ievēro, ka abas rokas ir dažāda garuma.
- 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. Ar dažādām rokām vienādi momenti vajag dažādus spēkus — 50 N spēks 2 m no atbalsta līdzsvaro 100 N spēku 1 m attālumā, jo abi rada 100 N·m.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Katrai rindai izrēķini ar roku 1 m × Labais spēks − 2 m × Kreisais spēks. Salīdzini ar neto momentu, ko tu nolasīji no simulācijas Matemātikas paneļa. Vai tie sakrīt?
- 1. rindā 50 N grūdiens uz 2 m rokas līdzsvaro 100 N grūdienu uz 1 m rokas — dažādi spēki, vienādi momenti. Kas jābūt patiesam par spēku un tā attālumu no atbalsta punkta, lai svīra līdzsvarotos?
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Rokas ratiņi arī ir svīra: tavas rokas ceļ rokturus apmēram 2 m no rata (atbalsta punkta), kamēr krava sēž tuvu ratam. Ja krava sver 200 N un sēž 0.5 m no rata, cik lielu augšupvērstu spēku tev jāpieliek pie rokturiem, lai to līdzsvarotu? Kas tev vajadzētu, ja krava sēdētu pašā paplātes galā?
- Naglas velkoša āmura kāja, lāpsta un riekšaudis visas ir svīras ar dažādām rokām. Izvēlies vienu un nosaki tās atbalsta punktu, pielikto spēku un kravu, ko tā kustina — tad izskaidro, kāpēc īsā roka ir tā, kas kravas pusē.
- 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 dažādu roku svīras eksperimentā
- Atlasīts svīru
- Nospied „Atskaņot”
- Dažādas rokas, vienādi momenti
- Atver datus
- Tev izdevās!
Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.
Atvērt interaktīvo laboratoriju →