Ulikearmet vektstang: mekanisk fordel

1 · Prediker

Denne vektstangens dreiepunkt er i midten, akkurat som den klassiske vektstangen — men høyre kraft påføres bare 1 m fra dreiepunktet, mens venstre kraft er 2 m unna. Hvis et press på 50 N ved 2 m-avstanden balanseres av et press ved 1 m-avstanden, er den kraften større, den samme, eller mindre enn 50 N?

• Den er større enn 50 N
• Den er den samme — 50 N
• Den er mindre enn 50 N

2 · Oppsett

1. Åpne Ulikearmet vektstang-forhåndsinnstillingen. En stiv bjelke er festet i sitt nøyaktige senter, som den klassiske vektstangen — men de to nedadrettede kreftene påføres ved forskjellige avstander: 2 m på venstre side, 1 m på høyre side. En nedadrettet kraft på 50 N skyver ved 2 m-merket.
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. Legg merke til at de to armene har forskjellige lengder.
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 — husk at armene er ulike, så dreiemomentet er 1 m × høyre kraft − 2 m × venstre kraft. Hva representerer stigningstallet, og hvor krysser linjen null?

4 · Analyser

1. For hver rad, beregn 1 m × høyre kraft − 2 m × venstre kraft for hånd. Sammenlign den med netto dreiemoment du avleste fra simuleringens Matematikk-panel. Stemmer de?
2. I rad 1 balanserer presset på 50 N på 2 m-armen presset på 100 N på 1 m-armen — forskjellige krefter, like dreiemomenter. Hva må være sant for en kraft og avstanden dens fra dreiepunktet for at en vektstang skal balansere?

5 · Utvid

1. En trillebør er også en vektstang: armene dine løfter håndtakene omtrent 2 m fra hjulet (dreiepunktet), mens lasten ligger nær hjulet. Hvis lasten veier 200 N og ligger 0,5 m fra hjulet, hvilken oppadgående kraft må du påføre ved håndtakene for å balansere den? Hva ville du trengt hvis lasten lå helt i enden av karet?
2. En klohammer som trekker en spiker, en brekkestang og en nøtteknekker er alle vektstanger med ulike armer. Velg én og identifiser dreiepunktet, den påførte kraften og lasten den flytter — og forklar deretter hvorfor den korte armen er den på lastesiden.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark