Conţinut
- Cum se realizează un model de echilibru de fascicul pentru proiecte școlare
- Cum funcționează un echilibru de fascicul?
- Înapoi la scara DIY sau sold
Un bilanț face exact ceea ce sugerează numele: echilibrează două elemente. Folosind unul, puteți determina masa unui obiect.
Permiteți să parcurgeți modul în care să faceți o scară sau un echilibru (DIY) și să vedeți cum funcționează principiul fizicii din spatele ei.
Cum se realizează un model de echilibru de fascicul pentru proiecte școlare
Veți avea nevoie de următoarele pentru a vă face echilibrul de masă de casă:
Pentru a înțelege scopul micilor obiecte cu greutate cunoscută, trebuie să știm cum funcționează un echilibru sau o scară.
Cum funcționează un echilibru de fascicul?
Principiul fizic din spatele unui echilibru al fasciculului este cuplul. O forță aplicată fasciculului la o anumită distanță de fulcru (care se numește brațul pârghiei) sau punctul în care este echilibrat produce un cuplu. Cuplul generează mișcare de rotație dacă momentele de cuplu sunt dezechilibrate.
Un echilibru de fascicul folosește acest principiu pentru măsurarea masei sau a greutății.
Formula pentru cuplul, τ, este τ = F × r, Unde F este forța aplicată de obiect și r este brațul pârghiei. Rețineți că operația este un produs încrucișat, care este o operație vectorială și nu multiplicare. Produsul încrucișat va fi nul decât dacă o parte a forței este perpendiculară pe brațul manetei.
Este clar că pentru un echilibru al fasciculului, brațul pârghiei poate fi reprezentat ca un vector care începe de la fulcrum și indică spre capătul fasciculului. Vectorul de forță începe în punctul în care se află masa și este paralel cu direcția gravitației.
Pentru a verifica dacă această ecuație are sens, gândiți-vă să deschideți o ușă. Pentru a deschide ușa, trebuie să trageți perpendicular pe ușă. Dacă ar fi să înfruntați marginea ușii și să împingeți sau să trageți, nu ați deschide ușa. Ecuația pentru cuplu descrie tocmai acel fenomen fizic.
Pentru probleme bidimensionale, formula devine τ = F r sin (*θ*), caz în care s-a realizat produsul încrucișat și sinusul unghiului dintre direcțiile forței și brațul manetei este θ. Pe măsură ce unghiul dintre forță și brațul manetei se apropie de 0, cuplul merge și la 0, ceea ce are sens.
Înapoi la scara DIY sau sold
Pentru a utiliza un echilibru pentru a determina masa unui obiect, obiectul masei necunoscute ar trebui plasat pe un capăt al bilanțului. Acest lucru va induce un cuplu și echilibrul se va roti în jurul fulcrumului și se va odihni pe sol până când cuplul este echilibrat. Deci, cum putem echilibra cuplul?
Aici sunt necesare obiectele de masă cunoscute.
Putem adăuga încet obiectele de masă cunoscută la capătul opus și să începem să determinăm forța corespunzătoare. Când fasciculul este echilibrat și ambele capete sunt la înălțimi egale în afara solului, forțele de pe ambele capete ale fasciculului sunt echilibrate.
Când se întâmplă acest lucru, puteți adăuga masa totală necesară pentru a echilibra fasciculul, ceea ce determină masa obiectului necunoscut.
Nu uitați, brațele pârghiei de pe ambele părți ale fasciculului trebuie să fie exact egale. Dacă nu, forțele care sunt necesare pentru echilibrarea cuplului nu vor fi exact egale și ar fi necesar un calcul suplimentar pentru a determina masa necunoscută.