Kol: Torkları Dengeleme
1 · Tahmin Et
Bir kol, pivottan aynı uzaklıkta olacak şekilde her iki ucuna aşağı doğru bir itme uygulanarak tam ortasına sabitlenir. Bir taraf diğerinden daha fazla iterse, kol daha güçlü olana, daha zayıf olana doğru eğilir mi, yoksa ne olursa olsun dengede kalır mı?
- Daha güçlü itmeye doğru ipucu verir
- Kuvvetler ne olursa olsun dengede kalır
- Daha zayıf itmeye doğru eğilir
2 · Kurulum
- Kol ön ayarını açın. Merkezine sert bir kiriş sabitlenmiştir; Her iki uçtaki pivottan 2 m uzağa 50 N'luk aşağı doğru bir kuvvet uygulanıyor.
- Kirişin üzerindeki sol kuvvet okuna tıklayın ve Denetleyici'da kuvvetini not edin, ardından sağ kuvvet okuna tıklayın ve aynısını yapın.
- Aşağıdaki her satır için Denetleyici’de sol ve sağ kuvvet büyüklüklerini eşit olacak şekilde ayarlayın, simülasyonu çalıştırın, kirişi seçin ve Matematik panelinden τ = r × F tork değerini okuyun.
3 · Veri Toplayın
| Sol Kuvvet (N) | Sağ Kuvvet (N) | Net Tork (sim'den) (N·m) | τ = r × F (hesaplanmıştır) (N·m) |
|---|---|---|---|
| 50.00 | 50.00 | ||
| 50.00 | 80.00 | ||
| 70.00 | 40.00 |
Y ekseninde ölçtüğünüz net torka karşı x ekseni üzerindeki kuvvet farkını (Sağ Kuvvet – Sol Kuvvet) çizin. Eğim neyi temsil eder ve çizgi sıfırı nerede keser?
4 · Analiz et
- Her sıra için 2 m × (Sağ Kuvvet – Sol Kuvvet) değerini elle hesaplayın. Bunu sim'in Matematik panelinden okuduğunuz net torkla karşılaştırın. Eşleşiyorlar mı?
- 1. sırada iki kuvvet eşittir ve kol aynı seviyede kalır. Bu size herhangi bir kolun dengelenmesi için kuvvetler ve kol uzunluklarının nasıl bir ilişki içinde olması gerektiği konusunda ne söylüyor?
5 · Uzat
- Gerçek kaldıraçlar (farklı ağırlıktaki iki sürücünün bulunduğu tahterevalli gibi) dengelemek için genellikle eşit olmayan kuvvetlere değil eşit olmayan kol uzunluklarına ihtiyaç duyar. Sağ tarafın kuvveti 50 N'de kalsa ama pivottan uzaklığı iki katına çıkıp 4 m'ye çıksaydı, bunu dengelemek için sol kolda (hala 2 m'de) hangi kuvvete ihtiyaç duyulurdu?
- Bir İngiliz anahtarı, bir şişe açacağı ve bir makas, hepsi birer kaldıraçtır. Birini seçin ve pivotunu, uyguladığı kuvveti ve hareket ettirdiği yükü tanımlayın; ardından daha uzun bir kolun kullanımını neden kolaylaştırdığını açıklayın.
Bu Deneyin Arkasındaki Fizik
Tork
Tork, bir kuvvetin bir pivot etrafında dönme etkisidir: τ = r × F, burada r, pivottan kuvvetin etki ettiği yere olan mesafedir. Bir kaldıraç, her iki taraftan gelen torklar iptal olduğunda (eşit mesafelerde eşit kuvvetler veya ters orantılı mesafelerde eşit olmayan kuvvetler) dengelenir.