Vzvod z neenakimi ročicami: mehanska prednost
1 · Predvidi
Vrtišče tega vzvoda je sredinsko, tako kot pri klasičnem vzvodu — desna sila pa je pritrejena le 1 m od vrtišča, leva sila pa 2 m daleč. Če je potisk 50 N na razdalji 2 m uravnotežen s potiskom na razdalji 1 m, je ta sila večja, enaka ali manjša od 50 N?
- Večja je od 50 N
- Enaka je — 50 N
- Manjša je od 50 N
2 · Pripravi
- Odpri prednastavitev Vzvod z neenakimi ročicami. Toga prečka je pribodena v svojem točnem središču, kot pri klasičnem vzvodu — dve navzdol usmerjeni sili pa sta pritrejeni na različnih razdaljah: 2 m levo, 1 m desno. Navzdol usmerjena sila 50 N potiska na oznaki 2 m.
- Klikni levo puščico sile na prečki in zabeleži njeno jakost v plošči Lastnosti, nato klikni desno puščico sile in stori enako. Opazi, da sta ročici različno dolgi.
- Za vsako vrstico spodaj nastavi jakosti levo in desno v plošči Lastnosti, zaženi simulacijo, izberi prečko in odčitaj vrednost navora τ = r × F iz plošče Matematika.
3 · Zberi podatke
| Leva sila (N) | Desna sila (N) | Neto navor (iz simulacije) (N·m) | τ = r × F (izračunano) (N·m) |
|---|---|---|---|
| 50.00 | 100.00 | ||
| 50.00 | 50.00 | ||
| 20.00 | 100.00 |
Nariši razliko sil (Desna sila − Leva sila) na osi x proti izmerjenemu neto navoru na osi y — ne pozabi, da sta ročici neenaki, torej je navor 1 m × Desna sila − 2 m × Leva sila. Kaj predstavlja naklon in kje črta prečka nič?
4 · Analiziraj
- Za vsako vrstico izračunaj 1 m × Desna sila − 2 m × Leva sila ročno. Primerjaj z neto navorom iz plošče Matematika. Se ujemata?
- V vrstici 1 potisk 50 N na 2 m ročici uravnoteži potisk 100 N na 1 m ročici — različni sili, enaka navora. Kaj mora veljati za silo in njeno razdaljo od vrtišča, da se vzvod uravnoteži?
5 · Razširi
- Ročni voziček je tudi vzvod: tvoje roke dvigajo ročaje približno 2 m od kolesa (vrtišča), breme pa sedi blizu kolesa. Če breme tehta 200 N in sedi 0,5 m od kolesa, katero navzgor usmerjeno silo moraš dati na ročaje, da ga uravnotežiš? Kaj bi potreboval, če bi breme sedelo čisto na koncu korita?
- Kladivo, ki vleče žebelj, polž in oreškar so vsi vzvodi z neenakimi ročicami. Izberi enega in določi njegovo vrtišče, delujočo silo in breme, ki ga premika — nato razloži, zakaj je kratka ročica tista na strani bremena.
Fizika za tem poskusom
Navor
Navor je vrtilni učinek sile okoli vrtišča: τ = r × F, kjer je r razdalja od vrtišča do mesta, kjer sila deluje. Pri neenakih ročicah enaki navore potrebujejo neenake sile — sila 50 N na 2 m od vrtišča uravnoteži silo 100 N na 1 m, ker obe dati 100 N·m.
Mehanika
- Met telesa in kinetična energija
- Žoga na klančini: energija na klančini brez trenja
- Blok na klančini s trenjem: iskanje praga trenja mirovanja
- Končna hitrost: padanje skozi upor
- Laboratorij sil: Newtonov drugi zakon
- Nasprotne sile: Newtonov drugi zakon in gibalna količina
- Poskakujoča žoga: izguba energije ob udarcu
- Prožni trki in ohranitev gibalne količine
- Neprožni trk in ohranitev gibalne količine
- Newtonovo nihalo: prenos gibalne količine in energije
- Preprosto nihalo
- Masa na vzmeti: preprosto harmonično gibanje