Moment siły i równowaga (dźwignia)
Skuteczność siły w obracaniu zależy od momentu siły M=F·r (siła razy ramię). Dźwignia jest w równowadze, gdy suma momentów po obu stronach jest równa: F₁r₁ = F₂r₂. Dlatego dłuższe ramię pozwala zrównoważyć większą siłę mniejszą siłą. Zmień siły i długości ramion.
Co się właśnie stało?
Duża siła na krótkim ramieniu została zrównoważona przez mniejszą siłę na dłuższym ramieniu. Belka stoi poziomo, bo oba momenty są równe.
Moment siły:
— iloczyn siły i ramienia (odległości od osi obrotu). Ta sama siła na dłuższym ramieniu daje większy moment. F — siła (N), r — ramię (m), M — moment (N·m).
Warunek równowagi dźwigni:
Suma momentów obracających w lewo równa się sumie momentów w prawo. Gdy się równoważą, belka nie obraca się — stoi poziomo.
Gdzie ustawić podporę?
Podpora (oś obrotu) rozdziela ramiona. Przesuwając ją bliżej większej siły, skracasz jej ramię i zmniejszasz jej moment — dlatego ciężki przedmiot dźwigniesz małą siłą, jeśli działasz na długim ramieniu.
Po co Ci to na maturze:
M = F·r plus warunek ΣM = 0 rozwiązują zadania o dźwigniach, wagach i belkach. Chwyt: policz moment każdej siły względem osi (siła × ramię) i przyrównaj sumy z obu stron.
Zapamiętaj: w równowadze suma momentów w lewo równa się sumie momentów w prawo — F₁r₁ = F₂r₂. Liczy się moment siły, a nie sama siła.
Najczęstsze pytania
›Co to moment siły?
Iloczyn siły i długości ramienia (odległości od osi obrotu): M=F·r. Decyduje o skuteczności obracania.
›Jak działa dźwignia?
Pozwala zrównoważyć lub pokonać dużą siłę mniejszą siłą przyłożoną na dłuższym ramieniu — bo liczy się moment M=F·r, nie sama siła.
›Gdzie ustawić podporę?
Tam, gdzie momenty po obu stronach się równoważą (F₁r₁=F₂r₂). Bliżej większego ciężaru, jeśli chcemy go podnieść mniejszą siłą.