Rigid bodies and rotational dynamics
مُقدَّم| English | المعنى |
|---|---|
| torque/tɔːk/ | العزم |
| moment of inertia/ˈməʊmənt ɒv ɪˈnɜːʃə/ | عزم القصور الذاتي |
ما الذي يفسر هذه الملاحظة؟
- يُفتح الباب بسهولة أكبر عند دفعه قرب حافته الخارجية. حجم القوة وحده لا يحدد تأثير الدوران.
- ابدأ بتوقع. حدد الكميات أو الخصائص التي ستقارنها، ثم حدد الدليل الذي يمكنه التمييز بين تفسيرين.
بناء النموذج
- العزم (Torque) يعتمد على القوة والمسافة العمودية من المحور. عزم القصور الذاتي يصف مقاومة التسارع الزاوي ويعتمد على توزيع الكتلة حول محور محدد.
- العزم: تأثير الدوران حول محور؛ عزم القصور الذاتي: مقاومة التسارع الزاوي حول محور محدد.
What increases torque for the same perpendicular force?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Torque = force x perpendicular distance from the axis, so for the same force a larger perpendicular lever arm gives a larger torque. This is why a longer spanner loosens a tight nut more easily.
Match each technical term to its precise meaning.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Use the definitions to distinguish related quantities and processes.
اختر دليلاً لاختبار الفرضية
- لجسم صلب حول محور ثابت، يساوي صافي العزم عزم القصور الذاتي مضروباً في التسارع الزاوي. الطاقة الحركية الدوارة تعتمد على مربع السرعة الزاوية. زخم الزاوية محفوظ عندما يكون صافي العزم الخارجي صفراً.
- ارسم نقطة الارتكاز، اتجاه القوة، وذراع الرافعة العمودي. لا تستخدم المسافة المائلة من نقطة الارتكاز إلى نقطة تطبيق القوة إلا إذا كانت عمودية على القوة. للتجارب، اجعل الأجزاء الدوارة محمية والأحمال آمنة.
Which two habits make the investigation or model in this case more defensible?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Stating the conditions and assumptions lets others repeat the work exactly, and recording the supporting evidence lets them check the conclusion. Hiding disagreeing results removes the evidence that could challenge a wrong conclusion, and one measurement can never establish a wider claim.
اعتمد على كميات معروفة
- أدر القيم المعروفة ووحداتها. اختر العلاقة لأن افتراضاتها تتناسب مع هذه الحالة، ثم أعد ترتيب المعادلة قبل التعويض.
- معطيات: قوة 10 N عمودية تؤثر على مسافة 0.30 m من محور. العزم = القوة × المسافة العمودية = 10×0.30 = 3.0 نيوتن·متر. إذا كان عزم القصور惯性 هو 0.60 كجم·م²، فإن التسارع الزاوي = العزم/القصور惯性 = 3.0/0.60 = 5.0 راديان/ثانية².
قوة 12 N تؤثر عمودياً على مسافة 0.25 m من نقطة الارتكاز. أوجد العزم. استخدم نفس التسلسل: المعطيات → النموذج → العلاقة → التعويض → الوحدة والتفسير.
A 12 N force acts perpendicularly 0.25 m from the pivot. Find torque.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
The result is 3 N m. Known: force 12 N perpendicular to a lever arm of 0.25 m. Use torque = force x perpendicular distance. Torque = 12 x 0.25 = 3.0 N m. A force through the pivot would give zero torque however large it was.
تحقق من الاستنتاج وحدوده
- العزم له وحدة نيوتن·متر لكنه تأثير دوران، وليس مخزن طاقة. يتغير عزم القصور惯性 إذا تحركت نفس الكتلة أبعد عن المحور.
- عُد إلى الملاحظة الأصلية. اشرح ما يدعمه النتيجة، وما هي الشروط التي تفترضها، وطريقة واحدة لاختبار تفسير منافس.
عزم القصور الذاتي يعتمد فقط على الكتلة الكلية، وليس توزيعها. هذا الادعاء خاطئ: عزم القصور الذاتي يعتمد على كيفية توزيع الكتلة بالنسبة لمحور الدوران: نفس الكتلة الكلية البعيدة أكثر عن المحور تعطي عزم قصور ذاتي أكبر. ولهذا يتباطأ المتزلج عند تدوير ذراعيه عندما يسحبهما للداخل.
الأجسام الصلبة والديناميكا الدوارة: لجسم صلب حول محور ثابت، يساوي صافي العزم عزم القصور inertia مضروباً في التسارع الزاوي. الطاقة الحركية الدوارة تعتمد على مربع السرعة الزاوية. زخم الزاوية محفوظ عندما يكون صافي العزم الخارجي صفراً.
Moment of inertia depends only on total mass, never its distribution.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Moment of inertia depends on how mass is distributed relative to the axis: the same total mass farther from the axis gives a larger moment of inertia. That is why a skater spinning with arms extended slows when the arms are pulled in.
Turning effect about an axis: write the technical term.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
torque means Turning effect about an axis.