Fizika (7-8.)
A szívószálmérleg egyensúlya - Változó erőkar
Információ ehhez a munkalaphoz
Módszertani célkitűzés
Annak bemutatása, hogy egy egyszerű eszközökkel elkészített mérlegen hogyan tanulmányozható az egyensúly.
Az alkalmazás nehézségi szintje, tanárként
Közepes.
Felhasználói leírás
Hogyan lehet egyszerű eszközökből készített mérleggel egy test tömegét, súlyát meghatározni?
KÍSÉRLET
Most úgy készíts érzékeny mérleget, hogy egy szívószálat nem a közepén szúrsz át tűvel, hanem egy tetszőleges pontján (pl. a szívószál harmadánál)! Ez lesz a forgástengely. Alátámasztásként két gyufás skatulyát vagy két egyforma fahasábot használj! Vastagabb szívószálnál két kiskanál legyen a serpenyő, ebben az esetben az egyensúlyt a kanalak ki-betologatásával (erőkar) is változtathatod.
Mérlegeddel rizsszemeket használva mérősúlyként mérd meg egy gumimaci tömegét!
Feladatok
- FELADAT
Fogalmazd meg, hogy a két üres kanálnak milyen távolságban kell lenni a forgástengelytől, hogy vízszintesen álljon a mérleg! - FELADAT
Legyen a két kanál forgástengelytől való távolsága különböző. Rizsszemekkel egyensúlyozd ki az előbb kialakított mérleget, és határozd meg egy-egy kanál rizsszemekben mért súlyát! - FELADAT
Különböző beállítású mérlegek esetén határozd meg a gumimaci Gm rizsszemekben mért súlyát!
MEGJEGYZÉS AZ INTERAKTÍV ALKALMAZÁS HASZNÁLATÁHOZ
A csúszkák állításakor (ha szükséges) használd a Shift+nyílbillentyűket.
MÓDSZERTANI JAVASLAT
Hívjuk fel a tanulók figyelmét, hogy azonos gyártmányú és méretű kanalakat használjanak a mérleg elkészítéséhez! A tűvel bánjanak óvatosan, nehogy megszúrják magukat.
INFORMÁCIÓ: 1. FELADAT
VÁLASZ:
Az üres kanalak esetén a két erőkar egymással egyenlő
kA = kB
Így lesz a két forgató hatás egyenlő nagyságú
GAkA = GBkB
A fenti egyenlőség csak akkor igaz, ha a két kanál azonos súlyú és a
GA = GB
is teljesül. Ezentúl a kanalak súlyát jelöljük G‑vel.
INFORMÁCIÓ: 2. FELADAT
VÁLASZ:
A rövidebb karon lévő kanálba n darab rizsszemet kell tenni, hogy kialakuljon az egyensúly. Az egyensúly esetén a két oldal forgató hatása egyenlő nagyságú.
Ha kA < kB, akkor G*kA + n*
*kA =G*kB ahol egy rizsszem súlya . A fenti egyenletbe a programból leolvasható értékeket beírva, azt kapjuk, hogy egy kanál súlya G = 20
INFORMÁCIÓ: 3. FELADAT
VÁLASZ:
Az A oldalra kerül a maci, így az egyensúlyt leíró egyenlet
20 kA + nAkA + GmkA = 20 kB + nBkB
az nA és az nB a megfelelő oldalon lévő rizsszemek számát jelöli. Az egyensúlyi esetből kapott értékeket a fenti egyenletbe beírva, azt kapjuk, hogy Gm = 10
vagyis egy gumimaci súlya 10 darab rizsszem súlyával egyenlő, a mérések mindegyikében.