Benda kaku dan dinamika rotasi
Diperkenalkan| English | Makna |
|---|---|
| torque/tɔːk/ | torsi |
| moment of inertia/ˈməʊmənt ɒv ɪˈnɜːʃə/ | momen inersia |
Apa yang akan menjelaskan pengamatan ini?
- Pintu lebih mudah dibuka ketika didorong dekat tepi luarnya. Besaran gaya saja tidak menentukan efek pemutaran.
- Mulailah dengan prediksi. Nyatakan besaran atau fitur apa yang akan Anda bandingkan, lalu tentukan bukti apa yang dapat membedakan dua penjelasan.
Bangun modelnya
- Torsi bergantung pada gaya dan jarak tegak lurus terhadap sumbu. Momen inersia menggambarkan resistensi terhadap percepatan sudut dan bergantung pada distribusi massa di sekitar sumbu yang ditentukan.
- torsi: Efek pemutaran terhadap sumbu; momen inersia: Tahanan terhadap percepatan sudut terhadap sumbu tertentu.
Apa yang meningkatkan torsi untuk gaya tegak lurus yang sama?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Torsi = gaya x jarak tegak lurus dari sumbu, sehingga untuk gaya yang sama, lengan tuas tegak lurus yang lebih besar menghasilkan torsi yang lebih besar. Itulah sebabnya kunci pas yang lebih panjang dapat melonggarkan mur yang kaku dengan lebih mudah.
Pasangkan setiap istilah teknis dengan maknanya yang tepat.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Gunakan definisi untuk membedakan besaran dan proses yang terkait.
Pilih bukti yang boleh mengujinya
- Untuk benda kaku terhadap sumbu tetap, total torsi sama dengan momen inersia dikali percepatan sudut. Energi kinetik rotasi bergantung pada kuadrat kecepatan sudut. Momentum sudut kekal jika total torsi eksternal adalah nol.
- Gambar titik tumpu, arah gaya, dan lengan tuas tegak lurus. Jangan gunakan jarak miring dari titik tumpu ke titik gaya kecuali itu tegak lurus terhadap gaya. Untuk eksperimen, pastikan bagian berputar terlindungi dan beban aman.
Dua kebiasaan manakah yang membuat penyelidikan atau model dalam kasus ini lebih dapat dipertanggungjawabkan?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Menyatakan kondisi dan asumsi memungkinkan orang lain mengulangi pekerjaan persis seperti itu, dan mencatat bukti pendukung memungkinkan mereka memeriksa kesimpulan. Menyembunyikan hasil yang bertentangan menghilangkan bukti yang dapat menentang kesimpulan yang salah, dan satu pengukuran tidak pernah dapat menetapkan klaim yang lebih luas.
Bekerja daripada kuantiti yang diketahui
- Nyatakan nilai yang diketahui dan unitnya. Pilih hubungan kerana asumsinya sesuai dengan kes ini, kemudian susun semula sebelum menggantikan.
- Diketahui: gaya 10 N tegak lurus bekerja pada jarak 0.30 m dari sebuah sumbu. Torsi = gaya × jarak tegak lurus = 10×0.30 = 3.0 N m. Jika momen inersia adalah 0.60 kg meter persegi, percepatan sudut = torsi/inersia = 3.0/0.60 = 5.0 radian per detik kuadrat.
Gaya 12 N bekerja secara tegak lurus 0.25 m dari titik tumpu. Temukan torsi. Gunakan urutan yang sama: besaran diketahui → model → hubungan → substitusi → satuan dan interpretasi.
Gaya 12 N bekerja secara tegak lurus 0.25 m dari poros. Temukan torsi.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Hasilnya adalah 3 N m. Diketahui: gaya 12 N tegak lurus terhadap lengan tuas sepanjang 0.25 m. Gunakan rumus torsi = gaya x jarak tegak lurus. Torsi = 12 x 0.25 = 3.0 N m. Gaya yang melalui titik putar akan menghasilkan nol torsi, berapapun besarnya.
Semak kesimpulan dan had-hadnya
- Torsi memiliki satuan N m tetapi merupakan efek pemutaran, bukan penyimpanan energi. Momen inersia berubah jika massa yang sama bergerak menjauh dari sumbu.
- Kembali ke pengamatan awal. Jelaskan apa hasil tersebut mendukung, kondisi apa yang diasumsikannya, dan satu cara untuk menguji penjelasan saingan.
Momen inersia hanya bergantung pada total massa, tidak pada distribusinya. Klaim ini salah: Momen inersia bergantung pada bagaimana massa terdistribusi relatif terhadap sumbu: massa total yang sama yang lebih jauh dari sumbu menghasilkan momen inersia yang lebih besar. Itulah sebabnya penari es yang berputar dengan lengan terentang melambat ketika lengannya ditarik masuk.
Benda kaku dan dinamika rotasi: Untuk benda kaku terhadap sumbu tetap, total torsi sama dengan momen inersia dikali percepatan sudut. Energi kinetik rotasi bergantung pada kuadrat kecepatan sudut. Momentum sudut kekal jika total torsi eksternal adalah nol.
Momen inersia hanya bergantung pada total massa, bukan distribusinya.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Momentum inersia bergantung pada bagaimana massa didistribusikan relatif terhadap sumbu: total massa yang sama yang berada lebih jauh dari sumbu menghasilkan momentum inersia yang lebih besar. Itulah sebabnya penari es yang memutar dengan lengan terbentang akan melambat saat lengannya ditarik ke dalam.
Efek putaran terhadap sumbu: tuliskan istilah teknisnya.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
torsi berarti Efek putaran terhadap sumbu.