Механіка
Рівноплечий важіль
Дві рівні сили тиснуть вниз на обидва кінці. Рівні плечі + рівні сили → моменти скорочуються (τ = r × F) → важіль лишається рівним. Змініть одну силу на панелі властивостей, щоб побачити нахил.
Рівноплечий важіль — інтерактивне моделювання: Механіка. Дві рівні сили тиснуть вниз на обидва кінці. Рівні плечі + рівні сили → моменти скорочуються (τ = r × F) → важіль лишається рівним. Змініть одну силу на панелі властивостей, щоб побачити нахил. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.
Момент сили та важелі
Важіль обертається, коли чистий момент ненульовий. Сили далі від осі дають більші моменти за тієї самої величини.
Момент τ = r × F залежить і від сили, і від плеча. Рівні сили на рівних відстанях з протилежних боків можуть зрівноважитися; зміна відстані чи сили нахиляє важіль.
- τ = rF sin θ
- Στ = 0 у рівновазі
Короткий опис дослідження
Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію
Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.
Рушійне запитання
Важіль закріплений точно по центру, вниз тиснуть з обох кінців на однаковій відстані від осі. Якщо один бік тисне сильніше за інший, важіль нахилиться до сильнішого поштовху, до слабшого чи лишиться зрівноваженим незалежно від сил?
Прогнози для зважування
- Він нахиляється до сильнішого поштовху
- Він лишається зрівноваженим незалежно від сил
- Він нахиляється до слабшого поштовху
Ролі змінних
Що ви задаєте:
- Ліва сила (N)
- Права сила (N)
Що ви вимірюєте:
- Чистий момент (з моделювання) (N·m)
- τ = r × F (обчислено) (N·m)
Як проходить дослідження
- Відкрийте пресет «Важіль». Жорстку балку закріплено по центру; внизтисне сила 50 N на відстані 2 м від осі на кожному кінці.
- Клацніть ліву стрілку сили на балці та запишіть її величину на панелі властивостей, потім те саме для правої стрілки сили.
- Для кожного рядка нижче задайте величини лівої та правої сил на панелі властивостей, запустіть моделювання, виберіть балку та зчитайте значення моменту τ = r × F з панелі «Математика».
Керівне рівняння
Момент сили — τ = r × F
Момент сили — це обертальна дія сили щодо осі: τ = r × F, де r — відстань від осі до точки прикладання сили. Важіль зрівноважується, коли моменти обох боків скорочуються — рівні сили на рівних відстанях або нерівні сили на обернено пропорційних відстанях.
Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити
- Для кожного рядка обчисліть вручну 2 м × (Права сила − Ліва сила). Порівняйте з чистим моментом із панелі «Математика». Чи збігаються вони?
- У рядку 1 сили рівні й важіль лишається рівним. Що це каже про те, як мають співвідноситися сили та плечі, щоб будь-який важіль зрівноважився?
Де це трапляється за межами лабораторії
- Справжні важелі — як гойдалка з двома райдерами різної ваги — часто потребують різних плечей, а не різних сил, для рівноваги. Якби права сила лишилася 50 N, але її відстань від осі подвоїлася до 4 м, яка сила на лівому плечі (все ще 2 м) зрівноважила б її?
- Гайковий ключ, відкривачка для пляшок і ножиці — усі важелі. Оберіть один і визначте його вісь, прикладену силу та вантаж, який він рухає, — потім поясніть, чому довша ручка полегшує користування.
- 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
- Вітаємо у важілі
- Виберіть важіль
- Натисніть «Запустити»
- Зрівноваження моментів
- Відкрийте дані
- У вас вийшло!
Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.
Відкрити інтерактивну лабораторію →
Завантажити лабораторний аркуш →