Eşit Olmayan Kol: Mekanik Avantaj
1 · Tahmin Et
Bu kaldıracın pivotu ortalanmıştır, tıpkı klasik kaldıraç gibi — ancak sağ kuvvet pivottan yalnızca 1 m uzağa uygulanırken sol kuvvet 2 m uzaktadır. 2 m mesafedeki 50 N itme, 1 m mesafedeki bir itmeyle dengeleniyorsa, bu kuvvet 50 N'den büyük müdür, eşit midir yoksa küçük müdür?
- 50 N’den büyüktür
- 50 N’ye eşittir
- 50 N’den küçüktür
2 · Kurulum
- Eşit Olmayan Kaldıraç ön ayarını açın. Sert bir kiriş, klasik kaldıraç gibi tam merkezine sabitlenmiştir — ancak iki aşağı yönlü kuvvet farklı mesafelerde uygulanır: solda 2 m, sağda 1 m. 50 N'lik aşağı yönlü kuvvet 2 m işaretine etki eder.
- Kirişteki sol kuvvet okuna tıklayın ve Denetleyici’de gücünü not edin, ardından sağ kuvvet okuna tıklayıp aynısını yapın. İki kolun farklı uzunluklarda olduğuna dikkat edin.
- Aşağıdaki her satır için Denetleyici’de sol ve sağ kuvvet güçlerini eşleşecek 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 | 100.00 | ||
| 50.00 | 50.00 | ||
| 20.00 | 100.00 |
Kuvvet farkını (Sağ Kuvvet − Sol Kuvvet) x ekseninde, ölçtüğünüz net torku y ekseninde çizin — kollar eşit olmadığı için tork 1 m × Sağ Kuvvet − 2 m × Sol Kuvvet’tir. Eğim neyi temsil eder ve çizgi sıfırı nerede keser?
4 · Analiz et
- Her satır için elle 1 m × Sağ Kuvvet − 2 m × Sol Kuvvet hesaplayın. Bunu simülasyonun Matematik panelinden okuduğunuz net torkla karşılaştırın. Eşleşiyorlar mı?
- 1. satırda, 2 m koldaki 50 N itme, 1 m koldaki 100 N itmeyi dengeler — farklı kuvvetler, eşit torklar. Bir kaldıracın dengede olması için bir kuvvet ve onun pivota olan uzaklığı arasında ne doğru olmalıdır?
5 · Uzat
- El arabası da bir kaldıraçtır: yük tekerleğin (pivotun) yakınında dururken kollarınız tutamakları tekerlekten yaklaşık 2 m uzakta kaldırır. Yük 200 N ağırlığındaysa ve tekerlekten 0,5 m uzaktaysa, dengelemek için tutamaklara ne kadar yukarı kuvvet uygulamanız gerekir? Yük kasanın en ucunda olsaydı ne kadar gerekirdi?
- Çivi çeken karga burunlu çekiç, manivela ve fındıkkıran, hepsi eşit olmayan kollara sahip kaldıraçlardır. Birini seçin; pivotunu, uygulanan kuvveti ve hareket ettirdiği yükü belirleyin — ardından kısa kolun neden yük tarafında olduğunu 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. Eşit olmayan kollarda eşit torklar eşit olmayan kuvvetler gerektirir — pivottan 2 m uzaktaki 50 N’lik kuvvet, 1 m uzaktaki 100 N’lik kuvveti dengeler çünkü ikisi de 100 N·m üretir.