Tuas Tak Sama: Kelebihan Mekanikal

1 · Ramal

Pangsi tuas ini di tengah, sepertimana tuas klasik -- tetapi daya kanan dikenakan hanya 1 m daripada pangsi sementara daya kiri 2 m jauhnya. Jika dorongan 50 N pada jarak 2 m diimbangi oleh dorongan pada jarak 1 m, adakah daya itu lebih besar, sama, atau lebih kecil daripada 50 N?

2 · Susun

  1. Buka praset Tuas Tak Sama. Satu rasuk tegar dicucuk pada pusat tepatnya, seperti tuas klasik -- tetapi kedua-dua daya ke bawah dikenakan pada jarak berbeza: 2 m di kiri, 1 m di kanan. Daya ke bawah 50 N menolak pada tanda 2 m.
  2. Klik anak panah daya kiri pada rasuk dan perhatikan kekuatannya dalam panel Sifat, kemudian klik anak panah daya kanan dan buat sama. Perhatikan kedua-dua lengan berbeza panjang.
  3. Bagi setiap baris di bawah, tetapkan kekuatan daya kiri dan kanan dalam panel Sifat untuk sepadan, jalankan simulasi, pilih rasuk, dan baca nilai tork τ = r × F daripada panel Matematik.

3 · Kumpul Data

Daya Kiri (N)Daya Kanan (N)Tork Bersih (daripada sim) (N·m)τ = r × F (dikira) (N·m)
50.00100.00
50.0050.00
20.00100.00

Plot beza daya (Daya Kanan − Daya Kiri) pada paksi-x melawan tork bersih yang anda ukur pada paksi-y -- ingat lengan tidak sama panjang, jadi torknya ialah 1 m × Daya Kanan − 2 m × Daya Kiri. Apa yang diwakili cerun, dan di mana garis memotong sifar?

4 · Analisis

  1. Bagi setiap baris, kira 1 m × Daya Kanan − 2 m × Daya Kiri dengan tangan. Bandingkan dengan tork bersih yang anda baca daripada panel Matematik sim. Adakah mereka sepadan?
  2. Pada baris 1 dorongan 50 N pada lengan 2 m mengimbangi dorongan 100 N pada lengan 1 m -- daya berbeza, tork sama. Apa yang mesti benar tentang satu daya dan jarannya daripada pangsi supaya satu tuas mengimbangi?

5 · Lanjutkan

  1. Kereta sorong juga tuas: tangan anda mengangkat pemegang kira-kira 2 m daripada roda (pangsinya) sementara beban duduk hampir dengan roda. Jika beban itu seberat 200 N dan duduk 0.5 m daripada roda, daya ke atas berapa yang mesti anda kenakan pada pemegang untuk mengimbanginya? Apa yang anda perlukan jika beban duduk di hujung sangat hujung dulang?
  2. Tukul mencabut paku, besi pengungkil, dan pemecah kacang semuanya tuas berlengan tak sama. Pilih satu dan kenal pasti pangsinya, daya dikenakannya, dan beban yang digerakkannya -- kemudian terangkan mengapa lengan pendek adalah yang di sisi beban.

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

Tork

Tork ialah kesan pusingan satu daya sekitar satu pangsi: τ = r × F, dengan r jarak daripada pangsi ke tempat daya bertindak. Dengan lengan tak sama, tork sama memerlukan daya tak sama -- daya 50 N pada 2 m daripada pangsi mengimbangi daya 100 N pada 1 m jauhnya, kerana kedua-duanya menghasilkan 100 N·m.

← Kembali ke eksperimen

Mekanik

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma