Cơ học

Đòn bẩy đều

Hai lực bằng nhau đẩy xuống ở hai đầu. Cánh tay đòn bằng nhau + lực bằng nhau → mô-men lực triệt tiêu nhau (τ = r × F) → đòn bẩy giữ thăng bằng. Thay đổi một lực trong Trình kiểm tra để thấy nó nghiêng.

Đòn bẩy đều — mô phỏng Cơ học tương tác. Hai lực bằng nhau đẩy xuống ở hai đầu. Cánh tay đòn bằng nhau + lực bằng nhau → mô-men lực triệt tiêu nhau (τ = r × F) → đòn bẩy giữ thăng bằng. Thay đổi một lực trong Trình kiểm tra để thấy nó nghiêng. Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.

Mô-men lực và đòn bẩy

Một đòn bẩy quay khi mô-men lực tổng không bằng không. Lực xa điểm tựa hơn tạo ra mô-men lực lớn hơn với cùng độ lớn.

Mô-men lực τ = r × F phụ thuộc vào lực và cánh tay đòn của đòn bẩy. Các lực cùng khoảng cách ở hai phía đối diện có thể cân bằng nhau; thay đổi khoảng cách hoặc lực làm đòn bẩy nghiêng.

• τ = rF sin θ
• Στ = 0 ở trạng thái cân bằng

Tóm tắt điều tra

Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm

Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.

Câu hỏi lái xe

Một đòn bẩy được ghim ở chính giữa của nó, với một lực đẩy xuống được áp dụng ở mỗi đầu, cùng một khoảng cách với trục quay. Nếu một bên đẩy mạnh hơn bên kia, thì đòn bẩy nghiêng về phía lực đẩy mạnh hơn, về phía lực đẩy yếu hơn hay giữ thăng bằng dù thế nào đi chăng nữa?

Dự đoán cân nặng

• Nó hướng tới lực đẩy mạnh hơn
• Nó vẫn cân bằng bất kể lực lượng
• Nó nghiêng về phía lực đẩy yếu hơn

Vai trò thay đổi

Những gì bạn đặt:

• Lực lượng trái (N)
• Quyền Lực (N)

Những gì bạn đo lường:

• Mô-men xoắn ròng (từ sim) (N·m)
• τ = r × F (được tính) (N·m)

Cuộc điều tra diễn ra như thế nào

1. Mở cài đặt trước đòn bẩy. Một thanh dầm cứng được ghim vào tâm của nó; một lực hướng xuống 50 N tác dụng cách trục quay ở mỗi đầu 2 m.
2. Bấm vào mũi tên lực trái trên dầm và ghi lại cường độ của nó trong Thanh tra, sau đó bấm vào mũi tên lực phải và thực hiện tương tự.
3. Đối với mỗi hàng bên dưới, đặt cường độ lực trái và phải trong Thanh tra sao cho khớp, chạy mô phỏng, chọn dầm và đọc giá trị mô-men xoắn τ = r × F từ bảng Toán học.

phương trình điều khiển

mô-men xoắn — τ = r × F

Mô-men xoắn là tác dụng quay của một lực đối với một trục quay: τ = r × F, trong đó r là khoảng cách từ trục quay đến nơi lực tác dụng. Một đòn bẩy cân bằng khi các mô-men xoắn từ cả hai phía triệt tiêu - các lực bằng nhau ở những khoảng cách bằng nhau, hoặc các lực không bằng nhau ở những khoảng cách tỉ lệ nghịch.

Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì

• Với mỗi hàng, tính bằng tay 2 m × (Lực phải - Lực trái). So sánh nó với mô-men xoắn thực mà bạn đọc được từ bảng Toán học của sim. Họ có phù hợp không?
• Ở hàng 1, hai lực bằng nhau và đòn bẩy giữ nguyên. Điều đó cho bạn biết điều gì về mối liên hệ giữa lực và độ dài cánh tay để bất kỳ đòn bẩy nào cân bằng?

Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm

• Đòn bẩy thực sự - giống như một chiếc bập bênh với hai người lái có trọng lượng khác nhau - thường cần độ dài cánh tay không bằng nhau, không phải lực không bằng nhau, để giữ thăng bằng. Nếu lực của bên phải duy trì ở mức 50 N nhưng khoảng cách của nó với trục quay tăng gấp đôi lên 4 m thì lực tác dụng lên cánh tay trái (vẫn là 2 m) sẽ cần bao nhiêu để cân bằng nó?
• Cờ lê, dụng cụ mở nắp chai và một chiếc kéo đều là đòn bẩy. Chọn một cái và xác định trục quay, lực tác dụng và tải trọng mà nó di chuyển - sau đó giải thích lý do tại sao tay cầm dài hơn lại giúp sử dụng dễ dàng hơn.

• 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

1. Chào mừng đến đòn bẩy
2. Chọn đòn bẩy
3. Nhấn Phát
4. Cân bằng mô-men lực
5. Mở dữ liệu
6. Hoàn thành!

Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.

Mở phòng thí nghiệm tương tác →

Tải tài liệu thí nghiệm →

Mô Men Xoắn & Định Luật Đòn Bẩy