Vipulaboratorio: kolme vipuluokkaa

Opetuksellinen simulaatiopeli. Ennusta voima, tukipisteen paikka tai voiman varsi, jonka vipu tarvitsee nostaakseen kuormansa, työnnä sitten ja katso momenttien tasapainottuvan.

VivutMekaaninen etu

VIPUPENKKI

Sorkkarauta

Valmis
Ota JavaScript käyttöön käyttääksesi vipuja. Ohjeet ja ratkaistu esimerkki ovat silti luettavissa.
Voima FKuorma WTukipisteMomenttimittari
VipulakiF·d_e = W·d_l

Aika

0.00 s

t

Voima

— N

F

Voiman momentti

— N·m

F·d_e

Mekaaninen etu

— ×

MA = d_e ÷ d_l

Kuorman nousu

0.0 cm

Δy_l

Ennusta ennen kuin työnnät

Kirjoita vastauksesi valmistellaksesi vivun. Työnnä-painike on pois päältä, kunnes vastaus on annettu.

Ennusta vipu ennen kuin työnnät.

Tehtävän pisteet—

Oikea vastaus nostaa kuorman ja on 2 %:n sisällä rajasta: 100 pistettä. Onnistuminen ensimmäisellä ajolla tuo 50 lisää. Ajo lasketaan heti, kun se alkaa.

✓ Oikea vastaus① Ensimmäisellä yrityksellä

Näin pelaat Vipulaboratoriota

  1. Valitse vipu ja lue kortista sen luokka, kuorma W ja varret.
  2. Etsi tukipiste, kuorma ja voima, ja mittaa molemmat varret tukipisteestä.
  3. Käytä vipulakia, F·d_e = W·d_l, löytääksesi voiman, tukipisteen paikan tai voiman varren, ja paina Työnnä.
  4. Seuraa mittaria: kuorma nousee heti, kun voiman momentti saavuttaa viivan.

Miten vipu moninkertaistaa voiman?

Vipu on jäykkä tanko, joka kääntyy kiinteän pisteen, tukipisteen, ympäri. Kuorma W painaa sitä kuorman varren d_l päässä, ja sinä työnnät voimalla F voiman varren d_e päässä. Vipu on tasapainossa, kun momentit tukipisteen suhteen ovat yhtä suuret: F·d_e = W·d_l. Siis F = W·d_l ÷ d_e, ja mekaaninen etu on W ÷ F = d_e ÷ d_l. Ensimmäisen luokan vivussa, kuten sorkkaraudassa, saksissa tai keinulaudassa, tukipiste on voiman ja kuorman välissä. Toisen luokan vivussa, kuten kottikärryissä tai pähkinänsärkijässä, kuorma on tukipisteen ja voiman välissä, joten mekaaninen etu on aina yli 1. Kolmannen luokan vivussa, kuten kyynärvarressa, pinseteissä tai onkivavassa, voima on tukipisteen ja kuorman välissä, joten mekaaninen etu on alle 1: työnnät kovemmin kuin kuorma, mutta kuorma liikkuu pidemmälle ja nopeammin.

Rajattu oppimismalli

Vipu on kevyt ja jäykkä, ja jokainen voima vaikuttaa kohtisuoraan sitä vastaan. Voima kasvaa tasaisesti nollasta 2 sekunnin aikana; kuorma nousee täsmälleen, kun F·d_e saavuttaa arvon W·d_l, tarkasti laskettuna, ja alle 0,05 % vajaa momentti riittää. Sen jälkeen vipu kääntyy 8° 1 sekunnissa voiman pysyessä, joten kuorma nousee d_l·sin θ, kun kätesi liikkuu d_e·sin θ. Etenee reaaliajassa.

Kielen vaihtaminen säilyttää vivun, vastauksen, yritykset ja ajon.