Механика
Равноплечий рычаг
Две равные силы давят вниз на оба конца. Равные плечи + равные силы → моменты гасятся (τ = r × F) → рычаг остаётся горизонтальным. Измените одну силу в панели свойств и увидите наклон.
Равноплечий рычаг — интерактивная симуляция (Механика). Две равные силы давят вниз на оба конца. Равные плечи + равные силы → моменты гасятся (τ = r × F) → рычаг остаётся горизонтальным. Измените одну силу в панели свойств и увидите наклон. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Момент силы и рычаги
Рычаг поворачивается, когда суммарный момент сил ненулевой. Силы дальше от оси создают больший момент при той же величине.
Момент τ = r × F зависит и от силы, и от плеча. Равные силы на равных расстояниях по разные стороны могут уравновеситься; изменение расстояния или силы наклоняет рычаг.
- τ = rF sin θ
- Στ = 0 в равновесии
Краткое описание исследования
Спланируйте вопрос до открытия лаборатории
Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.
Движущий вопрос
Рычаг закреплён ровно в центре, к каждому концу на одинаковом расстоянии от оси приложена направленная вниз сила. Если одна сторона давит сильнее другой, наклонится ли рычаг к сильнейшей силе, к слабейшей или останется в равновесии при любых силах?
Прогнозы для взвешивания
- Он наклоняется к сильнейшей силе
- Он остаётся в равновесии при любых силах
- Он наклоняется к слабейшей силе
Роли переменных
Что вы задали:
- Левая сила (N)
- Правая сила (N)
Что вы измеряете:
- Суммарный момент (из симуляции) (N·m)
- τ = r × F (расчёт) (N·m)
Как идёт исследование
- Откройте пресет «Рычаг». Жёсткая балка закреплена в центре; направленная вниз сила 50 N приложена в 2 m от оси на каждом конце.
- Щёлкните по левой стрелке силы на балке и запишите её величину на панели свойств, затем щёлкните по правой стрелке силы и сделайте то же.
- Для каждой строки ниже задайте силу слева и справа одинаковыми в панели свойств, запустите симуляцию, выберите балку и считайте значение момента τ = r × F в панели математики.
Определяющее уравнение
Момент силы — τ = r × F
Момент силы — это вращающее действие силы относительно опоры: τ = r × F, где r — расстояние от опоры до точки приложения силы. Рычаг уравновешен, когда моменты с двух сторон взаимно гасятся — равные силы на равных расстояниях или неравные силы на обратно пропорциональных расстояниях.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для каждой строки вычислите вручную 2 m × (правая сила − левая сила). Сравните с суммарным моментом из панели «Математика» симуляции. Совпадают ли они?
- В строке 1 силы равны и рычаг держится горизонтально. Что это говорит о том, как должны соотноситься силы и длины плеч, чтобы любой рычаг был в равновесии?
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Реальным рычагам — как качелям с двумя катающимися разного веса — для равновесия часто нужны неравные плечи, а не неравные силы. Если правая сила осталась 50 N, но её расстояние от оси удвоилось до 4 m, какая сила на левом плече (по-прежнему 2 m) понадобилась бы для баланса?
- Гаечный ключ, открывашка и ножницы — всё рычаги. Выберите один и укажите его ось, приложенную силу и перемещаемый груз — затем объясните, почему более длинная рукоятка делает его удобнее.
- 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
- Добро пожаловать к рычагу
- Выберите рычаг
- Нажмите Play
- Баланс моментов
- Откройте данные
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →