Rigid bodies and rotational dynamics
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| torque/tɔːk/ | מומנט כוח |
| moment of inertia/ˈməʊmənt ɒv ɪˈnɜːʃə/ | מומנט הממסה |
מה יכול להסביר תצפית זו?
- דלת קלה לפתיחה כאשר דוחפים אותה בקרבת הקצה החיצוני שלה. גודל הכוח לבדו אינו קובע את אפקט הסיבוב.
- התחל בחזית. ציין את הכמותות או התכונות שת срав, ואז החלט איזה עדות יכולה להבדיל בין שתי הסברות.
בניית המודל
- מומנט תלוי בכוח ובמרחק המאונך לציר. תנע זוויתי מתאר התנגדות לתאוצה זוויתית ותלוי בחלוקת המסה סביב ציר מצוין.
- מומנט: אפקט סיבוב סביב ציר; מומנט אינרציה: התנגדות להאצה זוויתית סביב ציר ספציפי.
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.
בחר עדים שיכולים לבדוק אותו
- עבור גוף קשה סביב ציר קבוע, המומנט הכול שווה לתנע הזוויתי כפול התאוצה הזוויתית. אנרגיה קינטית סיבובית תלויה בריבוע המהירות הזוויתית. תנע זוויתי שמר על עצמו כאשר המומנט החיצוני הכול הוא אפס.
- שרטט את הציר, כיוון הכוח וזרוע המומנט המאונכת. אל תשתמש במרחק אלכסוני מהציר לנקודת הכוח אלא אם כן הוא מאונך לכוח. לניסויים, שמור על חלקים מסתובבים מוגנים ועל משקולים מאובטחים.
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.
עבודה על בסיס גודלים ידועים
- ציין את הערכים הידועים ואת יחידות המידה שלהם. בחר בקשר מכיוון שההנחות שלו מתאימות למקרה זה, ולאחר מכן סדר מחדש לפני ההצבה.
- נתון: כוח 10 N מאונך פועל במרחק 0.30 m מציר. מומנט = כוח × מרחק מאונך = 10×0.30 = 3.0 N m. אם תנע הזוויתי הוא 0.60 kg m², התאוצה הזוויתית = מומנט/תנע זוויתי = 3.0/0.60 = 5.0 רדיאנים לשנייה בריבוע.
כוח 12 N פועל מאונך במרחק 0.25 m מהציר. מצא את המומנט. השתמש באותו סדר: גדלים ידועים → מודל → קשר → הצבה → יחידה ופרשנות.
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.
בדוק את המסקנה ואת הגבולות שלה
- המומנט יחידתו N m אך מדובר באפקט סיבובי, ולא באגירת אנרגיה. מומנט האינרציה משתנה אם אותו מסה זזה רחוק יותר מהציר.
- חזור לתצפית המקורית. הסבר מה התוצאה תומכת, אילו תנאים היא מניחה, ודרך אחת לבדוק הסבר מתחרה.
רגע אינרציה תלוי רק במסה הכוללת, לעולם בהתפלגותה. טענה זו שגויה: רגע אינרציה תלוי בכיצד המסה מתפלגת ביחס לציר; אותה מסה כולה הרחוקה יותר מהציר נותנת רגע אינרציה גדול יותר. ולכן מחליק על הקרח הסובב עם זרועות פרושות מאט כאשר מושך אותן פנימה.
גוף קשיח ודינמיקה סיבובית: לגוף קשיח סביב ציר קבוע, המומנט השקול שווה למומנט האינרציה כפול התאוצה הזוויתית. אנרגיה קינטית סיבובית תלויה בריבוע המהירות הזוויתית. תנע זוויתי נשמר כאשר המומנט החיצוני השקול הוא אפס.
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.