力學
不等臂槓桿
2 公尺力臂上 50 N 的推力與 1 公尺力臂上 100 N 的推力平衡——力不等而力矩相等（τ = r × F）。在檢查器中修改一個力的大小，觀察槓桿傾斜。
不等臂槓桿——互動式力學模擬。2 公尺力臂上 50 N 的推力與 1 公尺力臂上 100 N 的推力平衡——力不等而力矩相等（τ = r × F）。在檢查器中修改一個力的大小，觀察槓桿傾斜。 免費的瀏覽器物理虛擬實驗室，提供即時 SI 測量與分步引導教學。
力矩與槓桿
當支點兩側的力矩相等時，槓桿保持平衡——較短力臂上的力必須更大，才能與較長的力臂相抵。
力矩 τ = r × F 取決於力和力臂。支點居中時，距支點 2 公尺的 50 N 力與距支點 1 公尺的 100 N 力平衡：50 × 2 = 100 × 1。
- 扭矩 τ = rF sin θ
- 平衡時Στ = 0
調查簡介
在打開實驗室之前先規劃好問題
這份簡報反映預先渲染的頁面：探究問題、互相競爭的預測、變數角色、支配定律、設定，以及分析和延伸提示都會以此順序保持可見。
駕駛問題
這個槓桿的支點居中，與經典槓桿相同——但右側的力僅距支點 1 公尺，而左側的力距支點 2 公尺。如果 2 公尺處的 50 N 推力被 1 公尺處的推力平衡，那麼這個力是大於、等於還是小於 50 N？
預測權重
- 大於 50 N
- 等於 50 N
- 小於 50 N
可變角色
您設定的內容：
- 左力 (N)
- 右力 (N)
您測量的內容：
- 淨力矩（來自模擬） (N·m)
- τ = r × F（計算得出） (N·m)
調查如何進行
- 開啟不等臂槓桿預置。剛性橫樑精確固定在中心，與經典槓桿相同——但兩個向下力施加在距離不同的位置：左 2 公尺，右 1 公尺。一個 50 N 的向下力作用在 2 公尺標記處。
- 點擊橫樑上的左力箭頭，在檢查器中記下其大小，然後點擊右力箭頭，進行相同操作。注意兩條力臂的長度不同。
- 對於下面的每一行，在檢查器中設定左右力的大小以匹配，執行模擬，選擇橫樑，並從數學面板中讀取 τ = r × F 力矩值。
控制方程
扭矩 — τ = r × F
扭矩是力繞支點的轉動效應：τ = r × F，其中 r 是支點到力作用處的距離。力臂不等時，相等的扭矩需要不相等的力——距支點 2 公尺的 50 N 力與距支點 1 公尺的 100 N 力平衡，因為兩者都產生 100 牛頓·公尺。
可列印的工作表要求學生完成什麼
- 對於每一行，手動計算 1 公尺 × 右力 − 2 公尺 × 左力。將其與模擬的數學面板中讀出的淨力矩進行比較。它們匹配嗎？
- 在第 1 行，2 公尺力臂上 50 N 的推力平衡了 1 公尺力臂上 100 N 的推力——力不同，力矩相等。要使槓桿平衡，力與其到支點的距離之間應滿足什麼關係？
這在實驗室之外的地方表現出來
- 獨輪車也是槓桿：你的手臂在距輪子（支點）約 2 公尺處抬起把手，而負載靠近輪子。如果負載重 200 N，距輪子 0.5 公尺，要在把手處施加多大的向上力才能平衡它？如果負載位於料斗最末端，又需要多大的力？
- 拔釘子的羊角錘、撬棍和核桃夾都是力臂不等的槓桿。選擇一個，確定其支點、施加的力和移動的負載，然後解釋為什麼短力臂在負載一側。
- 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
- 歡迎來到不等臂槓桿
- 選擇槓桿
- 按播放
- 力臂不等，力矩相等
- 打開數據
- 你做到了！
打開互動式模擬以構建場景，點擊運行，並透過即時測量和引導式教學進行探索。