Mekanik
Lik hävstång
Två lika stora krafter trycker ned på båda ändarna. Lika armar + lika krafter → vridmomenten tar ut varandra (τ = r × F) → hävstången håller sig i våg. Ändra en kraft i Egenskapspanelen för att se den tippa.
Lik hävstång — interaktiv Mekanik-simulering. Två lika stora krafter trycker ned på båda ändarna. Lika armar + lika krafter → vridmomenten tar ut varandra (τ = r × F) → hävstången håller sig i våg. Ändra en kraft i Egenskapspanelen för att se den tippa. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Vridmoment och hävstänger
En hävstång roterar när nettovridmomentet inte är noll. Krafter längre från stödpunkten ger större vridmoment vid samma storlek.
Vridmomentet τ = r × F beror på både kraften och hävarmen. Likadana krafter på likadana avstånd på motsatta sidor kan balansera; att ändra avstånd eller kraft välter hävstången.
- τ = rF sin θ
- Στ = 0 vid jämvikt
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
En hävstång är fäst i sin exakta mittpunkt, med ett nedåtriktat tryck på varje ände, på samma avstånd från stödpunkten. Om den ena sidan trycker hårdare än den andra, välter hävstången då mot det starkare trycket, mot det svagare trycket, eller förblir den balanserad oavsett?
Förutsägelser att väga
- Den välter mot det starkare trycket
- Den förblir balanserad oavsett krafterna
- Den välter mot det svagare trycket
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Vänster kraft (N)
- Höger kraft (N)
Det du mäter:
- Nettovridmoment (från simuleringen) (N·m)
- τ = r × F (beräknat) (N·m)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Hävstång. En stel balk är fäst i sin mittpunkt; en nedåtriktad kraft på 50 N verkar 2 m från stödpunkten på varje ände.
- Klicka på den vänstra kraftpilen på balken och notera dess storlek i panelen Egenskaper, klicka sedan på den högra kraftpilen och gör samma sak.
- Ställ in vänster och höger kraftstorlek i panelen Egenskaper så att de matchar varje rad nedan, kör simuleringen, markera balken och läs av vridmomentet τ = r × F från Matematikpanelen.
Styrande ekvation
Vridmoment — τ = r × F
Vridmoment är en krafts vrideffekt kring en stödpunkt: τ = r × F, där r är avståndet från stödpunkten till där kraften verkar. En hävstång balanserar när vridmomenten från båda sidorna tar ut varandra — lika stora krafter på lika stora avstånd, eller olika stora krafter på omvänt proportionella avstånd.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för varje rad 2 m × (Höger kraft − Vänster kraft) för hand. Jämför med nettovridmomentet du läste av i simuleringens Matematikpanel. Stämmer de?
- I rad 1 är de två krafterna lika stora och hävstången förblir vågrät. Vad säger det om hur krafter och armlängder måste förhålla sig till varandra för att en hävstång ska balansera?
Var det här syns utanför labbet
- Verkliga hävstänger — som en gungbräda med två personer av olika vikt — behöver ofta olika armlängder, inte olika krafter, för att balansera. Om högra sidans kraft förblev 50 N men dess avstånd från stödpunkten fördubblades till 4 m, vilken kraft skulle då krävas på vänster armen (fortfarande på 2 m) för att balansera den?
- En skiftnyckel, en kapsylöppnare och en sax är alla hävstänger. Välj en och peka ut dess stödpunkt, dess tillämpade kraft och lasten den flyttar — förklara sedan varför ett längre handtag gör den lättare att använda.
- 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
- Välkommen till Hävstången
- Välj hävstången
- Tryck på Spela upp
- Balanserande vridmoment
- Öppna data
- Klart!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.