Innhold
- Hvordan lage en strålingsbalansemodell for skoleprosjekter
- Hvordan fungerer en strålebalanse?
- Tilbake til DIY-skalaen eller balansen
En balanse gjør akkurat det navnet antyder: den balanserer to elementer. Ved å bruke en kan du bestemme massen til et objekt.
La oss gå gjennom hvordan du lager en gjør-det-selv (DIY) skala eller balanse, og se hvordan fysikkprinsippet bak det fungerer.
Hvordan lage en strålingsbalansemodell for skoleprosjekter
Du trenger følgende for å lage din hjemmelagde massebalanseskala:
For å forstå formålet med de små gjenstandene med kjent vekt, må vi vite hvordan en balanse eller skala fungerer.
Hvordan fungerer en strålebalanse?
Det fysiske prinsippet bak en bjelkebalanse er dreiemoment. En kraft som påføres bjelken på et avstand fra bærebjelken (som kalles spakearmen), eller punktet der den er balansert, gir et dreiemoment. Dreiemoment gir rotasjonsbevegelse hvis momentene er ubalanserte.
En bjelkebalanse bruker dette prinsippet for måling av masse eller vekt.
Formelen for dreiemoment, τ, er τ = F × r, hvor F er kraften som blir brukt av objektet, og r er hendelen. Merk at operasjonen er et tverrprodukt, som er en vektoroperasjon, og ikke multiplikasjon. Kryssproduktet vil bare være ikke-null hvis en del av kraften er vinkelrett på spaken.
Det er tydelig at for en bjelkebalanse, kan spakarmen være representert som en vektor som begynner ved bærebjelken og peker mot slutten av bjelken. Kraftvektoren begynner på punktet der massen befinner seg, og den er parallell med tyngderetningen.
For å sjekke om denne ligningen er fornuftig, kan du tenke på å åpne en dør. For å åpne døren må du trekke vinkelrett på døren. Hvis du skulle vende mot døren og skyve eller dra, ville du ikke åpne døren. Ligningen for dreiemoment beskriver nøyaktig de fysiske fenomenene.
For todimensjonale problemer blir formelen τ = F r sin (*θ*), i hvilket tilfelle tverrproduktet er blitt utført, og sinus av vinkelen mellom retningene til kraften og hendelen er θ. Når vinkelen mellom kraften og hendelen nærmer seg 0, går dreiemomentet også til 0, noe som gir mening.
Tilbake til DIY-skalaen eller balansen
For å bruke en balanse for å bestemme massen til en gjenstand, bør gjenstanden med ukjent masse plasseres i den ene enden av balansen. Dette vil indusere et dreiemoment og balansen vil rotere rundt bærebjelken og hvile på bakken til momentet er balansert. Så hvordan kan vi balansere dreiemomentet?
Det er her gjenstandene med kjent masse er nødvendige.
Vi kan sakte legge gjenstandene med kjent masse i motsatt ende og begynne å bestemme den aktuelle kraften. Når bjelken er balansert, og begge ender er i like høyder fra bakken, er kreftene i begge ender av bjelken balansert.
Når dette skjer, kan du legge opp den totale massen som var nødvendig for å balansere bjelken, som bestemmer massen til det ukjente objektet.
Husk at spakarmene på begge sider av bjelken skal være nøyaktig like. Hvis ikke, vil kreftene som trengs for å balansere dreiemomentet ikke være nøyaktig like, og det vil være en ekstra beregning som kreves for å bestemme den ukjente massen.