Mechanika
Dźwignia równoramienna
Dwie równe siły naciskają w dół na obu końcach. Równe ramiona + równe siły → momenty się znoszą (τ = r × F) → dźwignia pozostaje pozioma. Zmień jedną siłę w panelu Właściwości, by zobaczyć przechył.
Dźwignia równoramienna — interaktywna symulacja: Mechanika. Dwie równe siły naciskają w dół na obu końcach. Równe ramiona + równe siły → momenty się znoszą (τ = r × F) → dźwignia pozostaje pozioma. Zmień jedną siłę w panelu Właściwości, by zobaczyć przechył. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Moment siły i dźwignie
Dźwignia obraca się, gdy moment wypadkowy jest niezerowy. Siły dalej od osi dają większe momenty przy tej samej wartości.
Moment τ = r × F zależy zarówno od siły, jak i ramienia dźwigni. Równe siły w równych odległościach po przeciwnych stronach mogą się zrównoważyć; zmiana odległości albo siły przechyla dźwignię.
- τ = rF sin θ
- Στ = 0 w równowadze
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Dźwignia jest przypięta dokładnie w środku, z naciskiem w dół przyłożonym na każdym końcu, w tej samej odległości od osi. Jeśli jedna strona naciska mocniej, czy dźwignia przechyla się ku mocniejszemu naciskowi, ku słabszemu, czy pozostaje zbalansowana zawsze?
Prognozy do rozważenia
- Przechyla się ku mocniejszemu naciskowi
- Pozostaje zbalansowana niezależnie od sił
- Przechyla się ku słabszemu naciskowi
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Siła lewa (N)
- Siła prawa (N)
Co mierzysz:
- Moment wypadkowy (z symulacji) (N·m)
- τ = r × F (obliczony) (N·m)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset Dźwignia. Sztywna belka jest przypięta w środku; siła 50 N w dół przyłożona jest 2 m od osi na każdym końcu.
- Kliknij lewą strzałkę siły na belce i zanotuj jej wartość w panelu Właściwości, potem kliknij prawą strzałkę siły i zrób to samo.
- Dla każdego wiersza poniżej ustaw siłę lewą i prawą jednakowo w panelu właściwości, uruchom symulację, zaznacz belkę i odczytaj wartość momentu τ = r × F z panelu Matematyka.
Równanie rządzące
Moment siły — τ = r × F
Moment siły to obracające działanie siły względem osi obrotu: τ = r × F, gdzie r to odległość od osi do miejsca działania siły. Dźwignia jest w równowadze, gdy momenty z obu stron się znoszą — równe siły w równych odległościach albo nierówne siły w odwrotnie proporcjonalnych odległościach.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla każdego wiersza oblicz ręcznie 2 m × (Siła prawa − Siła lewa). Porównaj z momentem wypadkowym odczytanym z panelu Matematyka symulacji. Czy się zgadzają?
- W wierszu 1 obie siły są równe i dźwignia pozostaje pozioma. Co to mówi o tym, jak muszą się mająć siły i długości ramion, by dowolna dźwignia była w równowadze?
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Prawdziwe dźwignie — jak huśtawka z dziećmi o różnej wadze — często potrzebują różnych długości ramion, a nie różnych sił, by się zbalansować. Gdyby siła po prawej pozostała 50 N, ale jej odległość od osi podwoiła się do 4 m, jaka siła na lewym ramieniu (nadal 2 m) byłaby potrzebna do zbalansowania?
- Klucz, otwieracz do butelek i nożyczki to wszystko dźwignie. Wybierz jedną i wskaż jej oś, przyłożoną siłę i przenoszone obciążenie — potem wyjaśnij, dlaczego dłuższa rączka ułatwia użycie.
- 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
- Witamy w dźwigni
- Zaznacz dźwignię
- Naciśnij Play
- Balansowanie momentów
- Otwórz dane
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →