Съдържание
- Как да направите модел за балансиране на лъча за училищни проекти
- Как работи балансът на лъча?
- Обратно към DIY мащаб или баланс
Балансът прави точно това, което подсказва името: балансира два елемента. Използвайки един, можете да определите масата на даден обект.
Нека разгледаме как да направим скала или направи сам (направи си сам) мащаб или да балансираме и да видим как работи принципът на физиката зад нея.
Как да направите модел за балансиране на лъча за училищни проекти
Ще се нуждаете от следното, за да направите своя домашна скала за масов баланс:
За да разберем целта на малките предмети с известно тегло, трябва да знаем как работи балансът или мащаба.
Как работи балансът на лъча?
Физическият принцип зад баланса на лъча е въртящ момент. Сила, приложена към гредата на известно разстояние от опорната точка (която се нарича лоста на рамото) или от мястото, където тя е балансирана, поражда въртящ момент. Въртящият момент поражда въртеливо движение, ако въртящите моменти са неуравновесени.
Балансът на лъчите използва този принцип за измерване на маса или тегло.
Формулата за въртящия момент, τ, е τ = F × r, където F е силата, приложена от обекта, и R е рамото на лоста. Обърнете внимание, че операцията е кръстосан продукт, който е векторна операция, а не умножение. Напречното изделие ще бъде ненулево само ако някой компонент на силата е перпендикулярен на рамото на лоста.
Ясно е, че за баланс на лъча рамото на лоста може да бъде представено като вектор, който започва от опорната точка и сочи към края на лъча. Векторът на силата започва в точката, където се намира масата, и е успореден на посоката на гравитацията.
За да проверите дали това уравнение има смисъл, помислете да отворите врата. За да отворите вратата, трябва да дръпнете перпендикулярно на вратата. Ако бяхте изправени пред ръба на вратата и натиснете или дръпнете, нямаше да отворите вратата. Уравнението за въртящия момент описва точно тези физически явления.
При двумерни проблеми формулата става τ = F r sin (*θ*), в този случай напречното изделие е изпълнено и синусът на ъгъла между посоките на силата и лоста на рамото е θ. Докато ъгълът между силата и рамото на лоста се приближава до 0, въртящият момент също отива на 0, което има смисъл.
Обратно към DIY мащаб или баланс
За да се използва баланс за определяне на масата на даден обект, обектът с неизвестна маса трябва да бъде поставен в единия край на везната. Това ще предизвика въртящ момент и балансът ще се върти около опората и ще се опира на земята, докато въртящият момент се балансира. И така, как да балансираме въртящия момент?
Тук са необходими обектите с известна маса.
Можем бавно да добавим обектите с известна маса в противоположния край и да започнем да определяме подходящата сила. Когато гредата е балансирана и двата края са на равни височини от земята, силите в двата края на гредата са балансирани.
Когато това се случи, можете да добавите общата маса, необходима за балансиране на лъча, което определя масата на непознатия обект.
Не забравяйте, че лостовете на лоста от двете страни на гредата трябва да са точно равни. Ако не, силите, които са необходими за балансиране на въртящия момент, няма да бъдат точно равни и ще бъде необходимо допълнително изчисление, за да се определи неизвестната маса.