NộI Dung
- Cách tạo mô hình cân bằng chùm tia cho các dự án trường học
- Làm thế nào để một cân bằng chùm hoạt động?
- Quay lại Quy mô DIY hoặc Số dư
Một sự cân bằng thực hiện chính xác những gì tên cho thấy: nó cân bằng hai mục. Bằng cách sử dụng một, bạn có thể xác định khối lượng của một đối tượng.
Hãy xem qua cách tạo thang đo hoặc tự cân bằng (DIY) và xem nguyên lý vật lý đằng sau nó hoạt động như thế nào.
Cách tạo mô hình cân bằng chùm tia cho các dự án trường học
Bạn sẽ cần những điều sau đây để thực hiện thang cân bằng khối lượng tự chế của mình:
Để hiểu được mục đích của các vật thể nhỏ có trọng lượng đã biết, chúng ta cần biết cân bằng hoặc tỷ lệ hoạt động như thế nào.
Làm thế nào để một cân bằng chùm hoạt động?
Nguyên lý vật lý đằng sau cân bằng chùm tia là mô-men xoắn. Một lực tác dụng lên chùm tia ở một khoảng cách nào đó từ điểm tựa (được gọi là cánh tay đòn), hoặc điểm mà nó được cân bằng, tạo ra một mô-men xoắn. Mô-men xoắn làm tăng chuyển động quay nếu các mô-men xoắn không cân bằng.
Một cân bằng chùm tia sử dụng nguyên tắc này để đo khối lượng hoặc trọng lượng.
Công thức cho mô-men xoắn, τ, là τ = F × r, Ở đâu ĐỤ là lực tác dụng của vật, và r là cánh tay đòn. Lưu ý rằng hoạt động là một sản phẩm chéo, là một hoạt động véc tơ, và không nhân. Sản phẩm chéo sẽ chỉ khác không nếu một số thành phần của lực vuông góc với tay đòn.
Rõ ràng là đối với cân bằng chùm tia, cánh tay đòn có thể được biểu diễn dưới dạng một vectơ bắt đầu tại điểm tựa và chỉ ra về phía cuối của chùm tia. Vectơ lực bắt đầu tại điểm đặt khối lượng và nó song song với hướng trọng lực.
Để kiểm tra xem phương trình này có ý nghĩa hay không, hãy nghĩ đến việc mở một cánh cửa. Để mở cửa bạn phải kéo vuông góc với cửa. Nếu bạn phải đối mặt với mép cửa và đẩy hoặc kéo, bạn sẽ không mở cửa. Phương trình mô-men xoắn mô tả chính xác hiện tượng vật lý đó.
Đối với các vấn đề hai chiều, công thức trở thành τ = F r sin (*θ*), trong trường hợp đó, sản phẩm chéo đã được thực hiện và sin của góc giữa các hướng của lực và tay đòn là. Khi góc giữa lực và cánh tay đòn tiến về 0, mô-men xoắn cũng về 0, điều này có ý nghĩa.
Quay lại Quy mô DIY hoặc Số dư
Để sử dụng số dư để xác định khối lượng của một vật, nên đặt vật thể có khối lượng không xác định vào một đầu của cân. Điều này sẽ tạo ra một mô-men xoắn và sự cân bằng sẽ xoay quanh điểm tựa và nghỉ ngơi trên mặt đất cho đến khi mô-men xoắn được cân bằng. Vậy làm thế nào chúng ta có thể cân bằng mô-men xoắn?
Đây là nơi cần thiết của các đối tượng có khối lượng đã biết.
Chúng ta có thể từ từ thêm các vật có khối lượng đã biết vào đầu đối diện và bắt đầu xác định lực thích hợp. Khi chùm tia cân bằng, và cả hai đầu đều có độ cao bằng nhau so với mặt đất, các lực ở hai đầu của chùm tia được cân bằng.
Khi điều này xảy ra, bạn có thể cộng tổng khối lượng cần thiết để cân bằng chùm tia, xác định khối lượng của vật thể chưa biết.
Hãy nhớ rằng, các cánh tay đòn ở cả hai phía của chùm tia phải chính xác bằng nhau. Nếu không, các lực cần thiết để cân bằng mô-men xoắn sẽ không chính xác bằng nhau, và sẽ có thêm tính toán cần thiết để xác định khối lượng chưa biết.