力学
不等臂杠杆
2 米力臂上 50 N 的推力与 1 米力臂上 100 N 的推力平衡——力不等而力矩相等（τ = r × F）。在检查器中修改一个力的大小，观察杠杆倾斜。
不等臂杠杆——交互式力学模拟。2 米力臂上 50 N 的推力与 1 米力臂上 100 N 的推力平衡——力不等而力矩相等（τ = r × F）。在检查器中修改一个力的大小，观察杠杆倾斜。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
力矩与杠杆
当支点两侧的力矩相等时，杠杆保持平衡——较短力臂上的力必须更大，才能与较长的力臂相抵。
力矩 τ = r × F 取决于力和力臂。支点居中时，距支点 2 米的 50 N 力与距支点 1 米的 100 N 力平衡：50 × 2 = 100 × 1。
- 力矩 τ = rF sin θ
- 平衡时Στ = 0
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
这个杠杆的支点居中，与经典杠杆相同——但右侧的力仅距支点 1 米，而左侧的力距支点 2 米。如果 2 米处的 50 N 推力被 1 米处的推力平衡，那么这个力是大于、等于还是小于 50 N？
预测权重
- 大于 50 N
- 等于 50 N
- 小于 50 N
可变角色
您设置的内容：
- 左力 (N)
- 右力 (N)
您测量的内容：
- 净力矩（来自模拟） (N·m)
- τ = r × F（计算得出） (N·m)
调查如何进行
- 打开不等臂杠杆预设。刚性横梁精确固定在中心，与经典杠杆相同——但两个向下力施加在距离不同的位置：左 2 米，右 1 米。一个 50 N 的向下力作用在 2 米标记处。
- 点击横梁上的左力箭头，在检查器中记下其大小，然后点击右力箭头，做同样操作。注意两条力臂的长度不同。
- 对于下面的每一行，在检查器中设置左右力的大小以匹配，运行模拟，选择横梁，并从数学面板中读取 τ = r × F 力矩值。
控制方程
力矩 — τ = r × F
力矩是力绕支点的转动效应：τ = r × F，其中 r 是从支点到力作用处的距离。力臂不等时，相等的力矩需要不相等的力——距支点 2 米的 50 N 力与距支点 1 米的 100 N 力平衡，因为两者都产生 100 牛·米。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于每一行，手动计算 1 米 × 右力 − 2 米 × 左力。将其与模拟的数学面板中读出的净力矩进行比较。它们匹配吗？
- 在第 1 行，2 米力臂上 50 N 的推力平衡了 1 米力臂上 100 N 的推力——力不同，力矩相等。要使杠杆平衡，力与其到支点的距离之间应满足什么关系？
这在实验室之外的地方表现出来
- 独轮车也是杠杆：你的手臂在距轮子（支点）约 2 米处抬起把手，而负载靠近轮子。如果负载重 200 N，距轮子 0.5 米，要在把手处施加多大的向上力才能平衡它？如果负载位于料斗最末端，又需要多大的力？
- 拔钉子的羊角锤、撬棍和核桃夹都是力臂不等的杠杆。选择一个，确定其支点、施加的力和移动的负载，然后解释为什么短力臂在负载一侧。
- 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
- 欢迎来到不等臂杠杆
- 选择杠杆
- 按播放
- 力臂不等，力矩相等
- 打开数据
- 你做到了！
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