Vektstang: å balansere dreiemomenter

1 · Prediker

En vektstang er festet i sitt nøyaktige senter, med et nedadrettet press påført ved hver ende, samme avstand fra dreiepunktet. Hvis den ene siden skyver hardere enn den andre, vipper vektstangen mot det sterkere presset, mot det svakere presset, eller forblir den balansert uansett?

• Den vipper mot det sterkere presset
• Den forblir balansert uansett krefter
• Den vipper mot det svakere presset

2 · Oppsett

1. Åpne Vektstang-forhåndsinnstillingen. En stiv bjelke er festet i senteret; en nedadrettet kraft på 50 N påføres 2 m fra dreiepunktet ved hver ende.
2. Klikk på den venstre kraftpilen på bjelken og noter styrken dens i Egenskaper-panelet, og klikk deretter på den høyre kraftpilen og gjør det samme.
3. For hver rad under, sett venstre og høyre kraftstyrke i Egenskaper-panelet tilsvarende, kjør simuleringen, velg bjelken, og avles dreiemomentverdien τ = r × F fra Matematikk-panelet.

3 · Samle inn data

Plott kraftforskjellen (høyre kraft − venstre kraft) på x-aksen mot netto dreiemoment du målte på y-aksen. Hva representerer stigningstallet, og hvor krysser linjen null?

4 · Analyser

1. For hver rad, beregn 2 m × (høyre kraft − venstre kraft) for hånd. Sammenlign den med netto dreiemoment du avleste fra simuleringens Matematikk-panel. Stemmer de?
2. I rad 1 er de to kreftene like, og vektstangen forblir vannrett. Hva forteller det deg om hvordan krefter og armlengder må forholde seg for at en vektstang skal balansere?

5 · Utvid

1. Ekte vektstanger — som en vippe med to ryttere av forskjellig vekt — trenger ofte ulike armlengder, ikke ulike krefter, for å balansere. Hvis høyre sides kraft forble på 50 N, men avstanden dens fra dreiepunktet doblet til 4 m, hvilken kraft på venstre arm (fortsatt ved 2 m) ville være nødvendig for å balansere den?
2. En skrutrekker, en flaskeåpner og en saks er alle vektstanger. Velg én og identifiser dreiepunktet, den påførte kraften og lasten den flytter — og forklar deretter hvorfor et lengre håndtak gjør den enklere å bruke.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark