Finns också i:Kraftjämvikt

Gungbrädan: balansera momenten

Ett pedagogiskt simuleringsspel. Förutsäg var ett barn måste sitta, eller hur tungt det måste vara, för att balansera en gungbräda, och släpp sedan och se om den förblir vågrät eller tippar.

VridmomentRotationsjämvikt

LEKPLATS

Var ska barnet sitta?

Redo
Aktivera JavaScript för att balansera gungbrädan. Instruktionerna och det lösta exemplet går fortfarande att läsa.
Tyngder m·gLyftkraft FStödet i vridpunktenMomentstaplar
Moment kring vridpunktenΣM = 0

Tid

0.00 s

t

Lutning

0.0 °

θ

Moment moturs

— N·m

Σ m·g·d

Moment medurs

— N·m

Σ m·g·d

Resulterande moment

— N·m

ΣM

Förutsäg innan du släpper

Skriv ditt svar för att ställa in gungbrädan. Släpp är avstängd tills det finns ett svar.

Förutsäg jämvikten innan du släpper.

Uppdragspoäng—

Ett rätt svar, inom 2 %, ger 100 poäng. Rätt på första körningen ger 50 till. En körning räknas så snart den startar.

✓ Rätt svar① Första försöket

Så spelar du Gungbrädan

  1. Välj en gungbräda och läs av massorna och deras avstånd med tecken från vridpunkten på kortet.
  2. Räkna ut varje moment, tyngd × avstånd, och addera dem på varje sida.
  3. Skriv det avstånd, den massa eller den kraft som gör de två sidorna lika och tryck på Släpp.
  4. Följ momentstaplarna: lika staplar håller plankan vågrät; annars tippar den mot det större momentet.

Vad håller en gungbräda vågrät?

En kraft kan vrida en kropp kring en vridpunkt. Dess vridande verkan, vridmomentet eller momentet, är kraften gånger dess vinkelräta avstånd från vridpunkten: M = F·d. En tyngd m·g på avståndet d ger M = m·g·d. En kropp i vila börjar inte vrida sig när momenten tar ut varandra: ΣM = 0, så momenten moturs är lika med momenten medurs. Därför kan ett lätt barn långt ut balansera ett tungt barn nära in, därför spelar plankans egen tyngd roll när vridpunkten inte sitter i mitten, och därför låter hävstänger som en skottkärra en liten kraft lyfta en stor last.

En avgränsad inlärningsmodell

Plankan är stel och barnen är punkttyngder på fasta avstånd. Friktionen i vridpunkten håller plankan vågrät så länge det resulterande momentet är högst 2 % av den större sidans moment. Annars vrids plankan från vila, θ = ½·(ΣM ÷ I)·t², tills dess nedre ände når marken, vilket räknas fram exakt. Moment moturs är positiva. Spelas i realtid.

Om du byter språk behålls gungbrädan, svaret, antalet försök och körningen.