Bir terazi tam olarak adından da anlaşılacağı gibi yapar: iki öğeyi dengeler. Birini kullanarak, bir nesnenin kütlesini belirleyebilirsiniz.
Şimdi kendin yap (DIY) terazisini veya terazisini nasıl yapacağınızı inceleyelim ve arkasındaki fizik ilkesinin nasıl çalıştığını görelim.
Okul Projeleri İçin Kiriş Denge Modeli Nasıl Yapılır?
Ev yapımı kütle denge ölçeğinizi yapmak için aşağıdakilere ihtiyacınız olacak:
- Tartacağınız şeye göre seçilebilen sağlam bir ışın. Çok ağır nesneleri tartacaksanız, dev bir terazi yapmak için bir parça keresteye ihtiyacınız olabilir. Daha büyük olasılıkla, ataş veya madeni para gibi küçük nesneleri tartmak için kullanılabilecek küçük bir terazi yapmak isteyeceksiniz. Küçük bir denge için, ışın olarak bir buzlu şeker çubuğu kullanabilirsiniz.
- Kirişi ortada tek bir noktada (veya tek bir noktaya çok yakın) destekleyecek bir dayanak noktası. Küçük bir buzlu şeker ölçeği için, ince bir silgi gibi bir lastik kama kullanmak işe yarayabilir.
- Bilinmeyen nesnenin kütlesini ölçme aracı olarak hareket etmek için bilinen ağırlıktaki küçük nesneler.
Bilinen ağırlıktaki küçük nesnelerin amacını anlamak için bir terazi veya terazinin nasıl çalıştığını bilmemiz gerekir.
Işın Dengesi Nasıl Çalışır?
Kiriş dengesinin ardındaki fiziksel prensip torktur. Destek noktasından (kaldıraç kolu olarak adlandırılır) veya dengelendiği noktadan belirli bir mesafede kirişe uygulanan bir kuvvet, bir tork üretir. Tork, dengesizlik durumunda dönme hareketine neden olur.
Bir ışın terazisi, kütle veya ağırlığı ölçmek için bu prensibi kullanır.
Tork formülü, τ,
\tau = F\times r
neredeFnesne tarafından uygulanan kuvvettir verkaldıraç koludur. İşlemin çarpma değil, vektör işlemi olan bir çapraz çarpım olduğuna dikkat edin. Kuvvetin bir bileşeni kaldıraç koluna dik ise çapraz çarpım sadece sıfırdan farklı olacaktır.
Bir kiriş dengesi için kaldıraç kolunun, dayanak noktasında başlayan ve kirişin sonuna doğru işaret eden bir vektör olarak temsil edilebileceği açıktır. Kuvvet vektörü kütlenin bulunduğu noktadan başlar ve yerçekimi yönüne paraleldir.
Bu denklemin anlamlı olup olmadığını kontrol etmek için bir kapı açmayı düşünün. Kapıyı açmak için kapıya dik olarak çekmeniz gerekir. Kapının kenarına bakar ve iter veya çekerseniz, kapıyı açmazsınız. Tork denklemi tam olarak bu fiziksel fenomeni tanımlar.
İki boyutlu problemler için formül şöyle olur:
\tau=Fr\sin{\theta}
bu durumda çapraz çarpım yapılmıştır ve kuvvetin yönleri ile kaldıraç kolu arasındaki açının sinüsü θ'dir. Kuvvet ve kaldıraç kolu arasındaki açı 0'a yaklaştıkça tork da 0'a gider, bu mantıklıdır.
Kendin Yap Terazisine veya Terazisine Geri Dön
Bir cismin kütlesini belirlemek üzere bir terazi kullanmak için, terazinin bir ucuna kütlesi bilinmeyen cisim yerleştirilmelidir. Bu, bir torku indükleyecek ve denge, dayanak noktası etrafında dönecek ve tork dengelenene kadar yerde duracaktır. Peki torku nasıl dengeleyebiliriz?
Bilinen kütleye sahip nesnelere ihtiyaç duyulduğu yer burasıdır.
Yavaşça kütlesi bilinen nesneleri karşı uca ekleyebilir ve uygun kuvveti belirlemeye başlayabiliriz. Kiriş dengelendiğinde ve her iki uç yerden eşit yükseklikte olduğunda, kirişin her iki ucundaki kuvvetler dengelenir.
Bu olduğunda, bilinmeyen nesnenin kütlesini belirleyen ışını dengelemek için gereken toplam kütleyi toplayabilirsiniz.
Kirişin her iki tarafındaki kaldıraç kollarının tam olarak eşit olması gerektiğini unutmayın. Aksi takdirde, torku dengelemek için gereken kuvvetler tam olarak eşit olmayacak ve bilinmeyen kütleyi belirlemek için ek hesaplama gerekecektir.