Balansas daro tiksliai tai, ką rodo pavadinimas: subalansuoja du elementus. Naudodami vieną, galite nustatyti objekto masę.
Pažiūrėkime, kaip sukurti „pasidaryk pats“ (pasidaryk pats) mastelį ar pusiausvyrą, ir pažiūrėkime, kaip veikia jo fizikos principas.
Kaip sukurti spindulių balanso modelį mokyklos projektams
Norėdami susikurti savo pagamintą masės balanso skalę, jums reikės:
- Tvirta sija, kurią galima pasirinkti atsižvelgiant į tai, ką sveriate. Jei sversite labai sunkius daiktus, gali prireikti medienos gabalo, kad sukurtumėte milžinišką svarstyklių svarstyklę. Labiau tikėtina, kad norėsite padaryti mažą balansą, kurį būtų galima pasverti mažiems daiktams, pavyzdžiui, sąvaržoms ar monetoms. Jei norite išlaikyti mažą pusiausvyrą, galite naudoti sijos lazdelę.
- Atramos taškas, kuris palaikys spindulį viename taške viduryje (arba labai arti vieno taško). Mažai popsicle skalei gali būti naudingas gumos pleištas, pavyzdžiui, plonas trintukas.
- Maži žinomo svorio objektai gali būti naudojami kaip priemonė nežinomo objekto masei matuoti.
Norėdami suprasti mažų žinomo svorio objektų paskirtį, turime žinoti, kaip veikia svarstyklės ar svarstyklės.
Kaip veikia pluošto balansas?
Fizinis spindulių balanso principas yra sukimo momentas. Jėga, veikianti spindulį tam tikru atstumu nuo atramos taško (kuris vadinamas svirties svirtimi) arba taško, kuriame jis yra subalansuotas, sukelia sukimo momentą. Sukimo momentas sukelia sukamąjį judėjimą, jei sukimo momentai nesubalansuoti.
Spindulių balansas naudoja šį principą matuojant masę ar svorį.
Sukimo momento formulė τ yra
\ tau = F \ kartus r
kurFyra objekto veikiama jėga irryra svirties svirtis. Atkreipkite dėmesį, kad operacija yra kryžminis produktas, kuris yra vektorinė operacija, o ne daugyba. Kryžminis sandauga bus nulis lygus tik tuo atveju, jei kuri nors jėgos dedamoji bus statmena svirties rankenai.
Akivaizdu, kad pluošto pusiausvyrai svirtis gali būti pavaizduota kaip vektorius, kuris prasideda nuo atramos taško ir nukreiptas link spindulio galo. Jėgos vektorius prasideda toje vietoje, kur yra masė, ir yra lygiagreti sunkio krypčiai.
Norėdami patikrinti, ar ši lygtis yra prasminga, pagalvokite apie durų atidarymą. Norėdami atidaryti duris, turite patempti duris statmenai. Jei atsuktumėte į durų kraštą ir stumtumėte ar trauktumėte, durų neatidarytumėte. Sukimo momento lygtis tiksliai apibūdina tuos fizinius reiškinius.
Dviejų matmenų problemoms formulė tampa
\ tau = Fr \ sin {\ theta}
tokiu atveju buvo atliktas kryžminis sandauga, o kampo tarp jėgos krypčių ir svirties svirties sinusas yra θ. Kai kampas tarp jėgos ir svirties rankos artėja prie 0, sukimo momentas taip pat eina į 0, o tai yra prasminga.
Grįžkite į „pasidaryk pats“ skalę arba balansą
Norint naudoti svarstyklę objekto masei nustatyti, nežinomos masės objektas turėtų būti padėtas ant vieno svarstyklių galo. Tai sukels sukimo momentą, o balansas suksis aplink atramos tašką ir atsirems ant žemės, kol sukimo momentas bus subalansuotas. Taigi, kaip mes galime subalansuoti sukimo momentą?
Čia reikia žinomos masės objektų.
Mes galime lėtai pridėti žinomos masės objektus į priešingą galą ir pradėti nustatyti tinkamą jėgą. Kai sija yra subalansuota ir abu galai yra vienodame aukštyje nuo žemės, jėgos abiejuose sijos galuose yra subalansuotos.
Kai taip atsitiks, galite susumuoti visą masę, kuri buvo reikalinga spinduliui subalansuoti, kuri lemia nežinomo objekto masę.
Atminkite, kad svirties rankos abiejose sijos pusėse turi būti lygios. Jei ne, jėgos, reikalingos sukimo momentui subalansuoti, nebus visiškai lygios, o nežinomai masei nustatyti reikės papildomų skaičiavimų.