Punkt równowagi: znajdź środek masy

Edukacyjna gra symulacyjna. Przewidź, gdzie obciążona belka jest w równowadze, gdzie postawić masę albo jak ciężka musi być, a potem puść i zobacz, czy belka pozostanie w poziomie na podporze.

Środek masyRównowaga

STÓŁ Z BELKĄ

Dwie masy

Gotowe
Włącz JavaScript, aby równoważyć belkę. Instrukcje i rozwiązany przykład pozostają dostępne.
Ciężary m·gPodporaŚrodek masySłupki momentów
Środek masy belkix_cm = Σm·x ÷ Σm

Czas

0.00 s

t

Przechył

0.0 °

θ

Masa całkowita

— kg

Σm

Suma m·x

— kg·m

Σm·x

Środek masy

— m

x_cm

Przewiduj, zanim puścisz

Wpisz odpowiedź, aby przygotować belkę. Puść pozostaje nieaktywne, dopóki nie ma odpowiedzi.

Przewidź punkt równowagi, zanim puścisz.

Wynik misji—

Dobra odpowiedź utrzymuje belkę w poziomie na podporze i daje 100 punktów. Trafienie przy pierwszym przebiegu dodaje 50. Przebieg liczy się, gdy tylko się zacznie.

✓ Dobra odpowiedź① Za pierwszym razem

Jak grać w Punkt równowagi

  1. Wybierz belkę i odczytaj z karty każdą masę i jej odległość od lewego końca.
  2. Pomnóż każdą masę przez jej położenie i zsumuj: Σm·x. Masę samej belki licz w jej środku.
  3. Podziel przez masę całkowitą, aby znaleźć x_cm, albo wyznacz położenie lub masę, przy których x_cm jest nad podporą, i naciśnij Puść.
  4. Obserwuj zielony znacznik: jeśli środek masy jest nad podporą, belka pozostaje w poziomie; w przeciwnym razie przechyla się w jego stronę.

Gdzie jest środek masy?

Każde ciało zachowuje się tak, jakby cały jego ciężar działał w dół w jednym punkcie, jego środku masy. Dla mas na prostej jest to średnie położenie ważone masami: x_cm = Σm·x ÷ Σm. Ciężkie części przyciągają go do siebie; lekkie ledwie go przesuwają. Środek masy jednorodnej belki leży w jej środku, więc belka liczy się jako jeszcze jedna masa umieszczona w tym miejscu. Ciało oparte na podporze pozostaje na miejscu, dopóki jego środek masy jest nad podporą; gdy wyjdzie poza jej krawędź, ciężar obraca ciało przez tę krawędź. Dlatego można zrównoważyć linijkę na jednym palcu i dlatego huśtawka jest w równowadze, gdy Σm·x jest takie samo po obu stronach osi.

Model skupiony na nauce

Belka jest sztywna i ma długość 2 m; masy to punkty w stałych położeniach, a masa jednorodnej belki działa w jej środku. Płaski wierzch podpory ma szerokość 2 cm: belka pozostaje w poziomie, dopóki jej środek masy jest nad nim. W przeciwnym razie belka obraca się od spoczynku wokół bliższej krawędzi podpory, θ = ½·α·t² z α = M·g·d ÷ I, aż jej niższy koniec dotknie stołu, co jest wyznaczane dokładnie. Odtwarzane w czasie rzeczywistym.

Zmiana języka zachowuje twoją belkę, odpowiedź, próby i przebieg.