Hangend mobiel: elk stokje horizontaal

Een educatief simulatiespel. Voorspel waar het touwtje geknoopt moet worden zodat het stokje van een mobiel horizontaal hangt, of hoe zwaar een hanger moet zijn, laat dan los en kijk naar het stokje.

MassamiddelpuntSamengestelde voorwerpen

MOBIELWERKPLAATS

Twee hangers

Klaar
Zet JavaScript aan om het mobiel op te hangen. De uitleg en het uitgewerkte voorbeeld blijven leesbaar.
Gewichten m·gTouwtjesMassamiddelpuntMomentbalken
Massamiddelpunt van het bovenste stokjex_cm = Σm·x ÷ Σm

Tijd

0.00 s

t

Kanteling

0.0 °

θ

Hangende massa

— g

Σm

Som van m·x

— g·m

Σm·x

Massamiddelpunt

— m

x_cm

Voorspel voordat je loslaat

Typ je antwoord om het mobiel klaar te zetten. Loslaten blijft uit tot er een antwoord is.

Voorspel de knoop voordat je loslaat.

Missiescore—

Een goed antwoord laat het stokje horizontaal hangen: 100 punten. Goed bij de eerste run levert 50 extra op. Een run telt zodra hij begint.

✓ Goed antwoord① In één keer

Zo speel je Hangend mobiel

  1. Kies een mobiel en lees op de kaart de massa's en posities van de hangers.
  2. Begin onderaan: een lager mobiel in evenwicht werkt als één massa, zijn totaal, waar zijn touwtje vastzit.
  3. Vind het massamiddelpunt van het bovenste stokje, x_cm = Σm·x ÷ Σm, of de hanger die het bij de knoop brengt, en druk op Loslaten.
  4. Kijk naar de groene markering: ligt ze recht onder de knoop, dan hangt het stokje horizontaal; anders kantelt het ernaartoe.

Waarom hangt een mobiel horizontaal?

Een stokje aan een touwtje draait tot zijn massamiddelpunt recht onder de knoop ligt. Zit de knoop precies in het massamiddelpunt, x_cm = Σm·x ÷ Σm, dan draait niets het stokje en hangt het horizontaal. Een mobiel is een reeks van zulke stokjes die aan elkaar hangen. De truc is van onder naar boven te werken: zodra een lager mobiel in evenwicht is, trekt alles erin aan zijn touwtje als één massa gelijk aan zijn totaal, op de plek waar het touwtje vastzit. Voor het stokje erboven is het hele lagere mobiel gewoon nog een massa. Hetzelfde idee geeft het massamiddelpunt van elk voorwerp dat uit delen bestaat: vervang elk deel door zijn massa in zijn eigen massamiddelpunt.

Een gericht leermodel

De stokjes zijn licht en star; hangers zijn puntmassa's die aan hun bevestigingspunten hangen, en een lager mobiel in evenwicht werkt als zijn totale massa in zijn knoop. De knoop houdt het bovenste stokje horizontaal zolang zijn massamiddelpunt binnen 0,5 cm ligt. Anders draait het stokje vanuit rust om de knoop, θ = ½·α·t² met α = M·g·d ÷ I, en wordt getekend tot het 20° gekanteld is, exact berekend. Speelt in echte tijd.

Bij het wisselen van taal blijven je mobiel, antwoord, pogingen en voortgang behouden.