Prinsip momen menyatakan: bagi objek yang seimbang, jumlah momen ikut arah jam sama dengan jumlah momen lawan arah jam pada pangsi yang sama. Ia membolehkan anda mencari daya atau jarak yang tidak diketahui pada alang, jongkang-jongket atau tuil.
Pelajaran ini dibina terus atas pengiraan satu momen dan merupakan sebahagian daripada momen dan kestabilan.
Bagaimana memutuskan sebelah mana ikut arah jam?
Bayangkan pangsi sebagai titik tetap dan tanya ke arah mana setiap daya cuba memusingkan objek. Berat di sebelah kanan pangsi yang menarik ke bawah memutar objek ikut arah jam. Berat di sebelah kiri yang menarik ke bawah memutarnya lawan arah jam.
Daya ke atas di sebelah kanan akan memutar objek ke arah sebaliknya. Jadi sebelah mana daya berada sahaja tidak mencukupi. Fikirkan arah putaran.
Bagaimana menyusun masalah keseimbangan?
- Tandakan pangsi dan lukis setiap daya yang bertindak pada objek.
- Asingkan daya kepada ikut arah jam dan lawan arah jam pada pangsi itu.
- Kira setiap momen, dengan daya × jarak serenjang dari pangsi.
- Jumlahkan setiap belah untuk mendapat jumlah momen ikut arah jam dan lawan arah jam.
- Samakan kedua-duanya dan selesaikan untuk nilai yang tidak diketahui.
Daya yang bertindak melalui pangsi mempunyai jarak sifar, jadi momennya sifar dan tidak menjejaskan jumlah.
Contoh berlangkah
Sebatang alang ringan (beratnya boleh diabaikan) terletak pada sebuah pangsi.
Di sebelah kiri, berat 20 N tergantung 0.50 m dari pangsi dan berat 10 N tergantung 1.2 m dari pangsi. Di sebelah kanan, berat 55 N tergantung pada jarak d dari pangsi.
Alang itu seimbang. Cari d.
Langkah 1, asingkan: dua berat di kiri memberi momen lawan arah jam. Berat di kanan memberi momen ikut arah jam.
Langkah 2, jumlah lawan arah jam: 20 × 0.50 = 10 N m, dan 10 × 1.2 = 12 N m. Jumlahnya 10 + 12 = 22 N m.
Langkah 3, samakan: momen ikut arah jam = 55 × d = 22.
Langkah 4, selesaikan: d = 22 ÷ 55 = 0.40 m.
Jawapan: 0.40 m. Semakan: 55 × 0.40 = 22 N m, sepadan dengan jumlah lawan arah jam.
Daya pada pangsi ialah daya sokongan ke atas. Ia mengimbangi daya ke bawah, jadi nilainya 20 + 10 + 55 = 85 N. Ia tidak mempunyai momen pada pangsi.
Kesilapan yang perlu diawasi
Kesilapan lazim ialah mengimbangkan daya, bukan momen, atau terlupa salah satu berat.
Pengiraan yang salah: 20 + 10 = 30 N di kiri, jadi berat di kanan ialah 30 N.
Ini mengabaikan jarak. Jumlah 30 N tidak memberitahu apa-apa tentang kesan pemutaran.
Pembetulannya ialah mengira momen bagi setiap daya dahulu. Kemudian bandingkan jumlah. Tabiat kedua yang berguna ialah menulis setiap daya pada satu baris, dengan jarak dan arahnya, supaya tiada yang tertinggal.
Semak sendiri
1. Seorang kanak-kanak seberat 300 N duduk 2.0 m dari pangsi jongkang-jongket ringan. Seorang lagi mengimbangkannya pada jarak 1.5 m dari pangsi di sebelah yang lain. Berapakah beratnya?
Lihat jawapan
Momen kanak-kanak = 300 × 2.0 = 600 N m. Orang kedua: W × 1.5 = 600, jadi W = 600 ÷ 1.5 = 400 N.
2. Alang ringan mempunyai 6.0 N tergantung 0.20 m di kiri pangsi dan 4.0 N tergantung 0.35 m di kanan. Adakah ia seimbang? Jika tidak, ke arah mana ia berputar?
Lihat jawapan
Lawan arah jam: 6.0 × 0.20 = 1.2 N m. Ikut arah jam: 4.0 × 0.35 = 1.4 N m. Momen tidak sama, jadi ia tidak seimbang. Ia berputar ikut arah jam, kerana momen itu lebih besar sebanyak 0.2 N m.
3. Pembaris meter seragam berpangsi pada tanda 50 cm. Berat 2.0 N tergantung pada tanda 20 cm. Di mana berat 1.5 N perlu digantung untuk mengimbangkan pembaris?
Lihat jawapan
Jarak berat 2.0 N dari pangsi = 50 − 20 = 30 cm = 0.30 m. Momen = 2.0 × 0.30 = 0.60 N m. Untuk 1.5 N: d = 0.60 ÷ 1.5 = 0.40 m = 40 cm, di sebelah kanan, iaitu pada tanda 90 cm. Berat pembaris sendiri bertindak di pangsi dan tiada momen.
Ke mana selepas ini
Seterusnya ialah mencari pusat jisim secara konsep, yang menerangkan mengapa berat sesuatu objek boleh dianggap satu daya pada satu titik. Kemudian anda boleh menggunakan semuanya dalam set latihan momen dan kestabilan.
Jika anda boleh menyelesaikan soalan keseimbangan apabila susunannya biasa tetapi teragak-agak pada yang baharu, guru dalam tuisyen Fizik dalam talian satu dengan satu boleh membinanya bersama anda melalui contoh baharu.