Mechanika
Páka s nerovnakými ramenami
Tlač 50 N na ramene 2 m vyrovná tlač 100 N na ramene 1 m — rovnaké momenty (τ = r × F) z nerovnakých síl. Zmeň jednu silu v paneli Vlastnosti, aby sa naklonila.
Páka s nerovnakými ramenami — interaktívna simulácia Mechanika. Tlač 50 N na ramene 2 m vyrovná tlač 100 N na ramene 1 m — rovnaké momenty (τ = r × F) z nerovnakých síl. Zmeň jednu silu v paneli Vlastnosti, aby sa naklonila. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Moment a páky
Páka sa vyvažuje, keď momenty na oboch stranách osi sú rovnaké — sily na kratšom ramene musia byť väčšie na vyrovnanie dlhšieho.
Moment τ = r × F závisí od sily aj ramena. Pri strede osi vyvažuje sila 50 N vo vzdialenosti 2 m silu 100 N vo vzdialenosti 1 m: 50 × 2 = 100 × 1.
- τ = rF sin θ
- Στ = 0 pri rovnováhe
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Os tejto páky je v strede, presne ako pri klasickej páke — ale pravá sila pôsobí iba 1 m od osi, kým ľavá sila je 2 m od nej. Ak je tlak 50 N vo vzdialenosti 2 m vyvážený tlakom vo vzdialenosti 1 m, je táto sila väčšia, rovnaká alebo menšia než 50 N?
Predikcie na zváženie
- Je väčšia než 50 N
- Je rovnaká — 50 N
- Je menšia než 50 N
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Ľavá sila (N)
- Pravá sila (N)
Čo meriaš:
- Výsledný moment (zo simulácie) (N·m)
- τ = r × F (vypočítané) (N·m)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu Páka s nerovnakými ramenami. Tuhá doska je pripnutá presne v strede ako klasická páka — ale dve sily nadol pôsobia v rôznych vzdialenostiach: 2 m vľavo, 1 m vpravo. Sila 50 N nadol tlačí na značke 2 m.
- Klikni na ľavú silovú šípku na doske a poznamenaj jej silu v paneli Vlastnosti, potom klikni na pravú silovú šípku a urob to isté. Všimni si, že dve ramená majú rôzne dĺžky.
- Pre každý riadok nižšie nastav sily vľavo a vpravo v paneli Vlastnosti, spusti simuláciu, vyber dosku a prečítaj hodnotu momentu τ = r × F z panelu Matematika.
Riadiaca rovnica
Moment sily — τ = r × F
Moment je otáčavý účinok sily okolo osi: τ = r × F, kde r je vzdialenosť od osi po miesto pôsobenia sily. Pri nerovnakých ramenách potrebujú rovnaké momenty nerovnaké sily — sila 50 N vo vzdialenosti 2 m od osi vyvažuje silu 100 N vo vzdialenosti 1 m, pretože obe dávajú 100 N·m.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre každý riadok vypočítaj ručne 1 m × Pravá sila − 2 m × Ľavá sila. Porovnaj s výsledným momentom prečítaným z panelu Matematika simulácie. Zhodujú sa?
- V riadku 1 vyvažuje tlak 50 N na ramene 2 m tlak 100 N na ramene 1 m — rôzne sily, rovnaké momenty. Čo musí platiť o sile a jej vzdialenosti od osi, aby sa páka vyvažovala?
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Fúrik je tiež páka: tvoje ruky zdvíhajú rukoväte asi 2 m od kolesa (osi), kým bremeno sedí blízko kolesa. Ak bremeno váži 200 N a sedí 0.5 m od kolesa, akú silu nahor musíš vyvinúť na rukovätiach, aby si ho vyvážil? Čo by si potreboval, keby bremeno sedelo na samom konci korby?
- Kladivo s páčidlom vytahujúce kliniec, páčidlo a lúpač na orechy sú všetko páky s nerovnakými ramenami. Vyber jednu a urč jej os otáčania, pôsobiacu silu a bremeno, ktoré hýbe — potom vysvetli, prečo krátke rameno je na strane bremena.
- 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
- Vitaj pri páke s nerovnakými ramenami
- Vyber páku
- Stlač Prehrať
- Nerovnaké ramená, rovnaké momenty
- Otvor údaje
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →