Contenu
- Comment créer un modèle d'équilibre de faisceau pour les projets scolaires
- Comment fonctionne une balance à faisceau?
- Retour à la balance ou à la balance DIY
Une balance fait précisément ce que son nom l'indique: elle équilibre deux éléments. En en utilisant un, vous pouvez déterminer la masse d'un objet.
Permet de voir comment créer une balance ou un équilibre de bricolage (DIY) et voir comment fonctionne le principe de physique derrière son fonctionnement.
Comment créer un modèle d'équilibre de faisceau pour les projets scolaires
Vous aurez besoin des éléments suivants pour réaliser votre balance de masse maison:
Afin de comprendre le but des petits objets de poids connu, nous devons savoir comment fonctionne une balance ou une balance.
Comment fonctionne une balance à faisceau?
Le principe physique derrière une balance à faisceau est le couple. Une force appliquée à la poutre à une certaine distance du point d'appui (appelé bras de levier) ou du point d'équilibre, produit un couple. Le couple provoque un mouvement de rotation si les couples sont déséquilibrés.
Une balance à faisceau utilise ce principe pour mesurer une masse ou un poids.
La formule pour le couple, τ, est τ = F × r, où F est la force appliquée par l'objet, et r est le bras de levier. Notez que l'opération est un produit croisé, qui est une opération vectorielle, et non une multiplication. Le produit transversal ne sera non nul que si une composante de la force est perpendiculaire au bras de levier.
Il est clair que pour un balancier de poutre, le bras de levier peut être représenté comme un vecteur qui commence au point d'appui et pointe vers l'extrémité du faisceau. Le vecteur de force commence au point où se trouve la masse et il est parallèle à la direction de la gravité.
Pour vérifier si cette équation a du sens, pensez à ouvrir une porte. Pour ouvrir la porte, vous devez tirer perpendiculairement à la porte. Si vous deviez faire face au bord de la porte et pousser ou tirer, vous ne l'ouvririez pas. L'équation du couple décrit précisément ce phénomène physique.
Pour les problèmes à deux dimensions, la formule devient τ = F r sin (*θ*), auquel cas le produit croisé a été effectué et le sinus de l'angle entre les directions de la force et du bras de levier est θ. Lorsque l'angle entre la force et le bras de levier s'approche de 0, le couple passe également à 0, ce qui est logique.
Retour à la balance ou à la balance DIY
Afin de pouvoir utiliser la balance pour déterminer la masse d’un objet, celui-ci doit être placé à une extrémité de la balance. Cela induira un couple et la balance tournera autour du point d'appui et reposera sur le sol jusqu'à ce que le couple soit équilibré. Alors, comment pouvons-nous équilibrer le couple?
C'est là que les objets de masse connue sont nécessaires.
Nous pouvons ajouter lentement les objets de masse connue à l'extrémité opposée et commencer à déterminer la force appropriée. Lorsque la poutre est équilibrée et que les deux extrémités sont à égale hauteur du sol, les forces exercées aux deux extrémités de la poutre sont équilibrées.
Lorsque cela se produit, vous pouvez additionner la masse totale nécessaire pour équilibrer le faisceau, ce qui détermine la masse de l'objet inconnu.
Rappelez-vous que les bras de levier des deux côtés de la poutre doivent être exactement égaux. Sinon, les forces nécessaires pour équilibrer le couple ne seront pas exactement égales et des calculs supplémentaires seront nécessaires pour déterminer la masse inconnue.