Đòn bẩy: Cân bằng mô-men xoắn

1 · Dự đoán

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?

2 · Thiết lập

  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 bảng Thuộc tính, 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 bảng Thuộc tính sao cho khớp, chạy mô phỏng, chọn dầm và đọc giá trị mô-men xoắn τ = r × F từ bảng Toán học.

3 · Thu thập dữ liệu

Lực trái (N)Lực phải (N)Mô-men xoắn ròng (từ sim) (N·m)τ = r × F (được tính) (N·m)
50.0050.00
50.0080.00
70.0040.00

Vẽ biểu đồ chênh lệch lực (Lực phải - Lực trái) trên trục x so với mô-men xoắn thực mà bạn đo được trên trục y. Độ dốc thể hiện điều gì và đường thẳng giao với số 0 ở đâu?

4 · Phân tích

  1. 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?
  2. 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?

5 · Gia hạn

  1. ...giống như một chiếc bập bênh với hai người ngồi có cân nặng khác nhau...
  2. 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.

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

mô-men xoắn

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.

← Quay lại thử nghiệm

Cơ học

138 Phiếu Bài Tập Thí Nghiệm Vật Lý Miễn Phí Có Thể In