آزمایشگاه آزاد؛ بدون نیاز به ورود
قرقره‌ها؛ نیروی کمتر در برابر طناب بیشتر
قرقرهٔ متحرک می‌تونه نیروی لازم برای بالا بردن بار رو کم کنه، اما برای بالا رفتن همون ارتفاع باید طناب بیشتری بکشی. این شبیه‌سازی سه چیدمان ایده‌آل رو با هم مقایسه می‌کنه.
آزمایش رو شروع کنبرای شروع جرم بار رو روی ۱۰ کیلوگرم و ارتفاع رو روی ۱ متر بذار. گزینهٔ فعلی قرقرهٔ ثابته؛ نیرو ۹۸٫۱ نیوتنه و طول طناب ۱ متر.
آزمایشگاه در حال آماده شدنه…
حالا خودت امتحان کن
هر بار فقط یک چیز رو تغییر بده تا اثرش رو ببینی. قبل از اجرا، نتیجه رو حدس بزن.
سه چیدمان و سه مزیت مکانیکی
جرم رو روی ۱۰ کیلوگرم و ارتفاع رو روی ۱ متر نگه دار. بین قرقرهٔ ثابت، متحرک و گزینهٔ «بلوک تکل» (قرقرهٔ مرکب) جابه‌جا شو و نیرو و طول طناب رو بخون.
حدست چیه؟ اگر نیروی لازم کمتر بشه، طناب لازم برای همون ارتفاع چه تغییری می‌کنه؟
توضیح نتیجه رو ببین
برای قرقرهٔ ثابت نیرو ۹۸٫۱ نیوتن و طناب ۱ متره؛ برای متحرک حدود ۴۹٫۱ نیوتن و ۲ متر؛ برای مرکب حدود ۲۴٫۵ نیوتن و ۴ متر. مدل ایده‌آل نیرو رو کم می‌کنه و به همون نسبت طناب بیشتری می‌خواد.
بار سنگین‌تر، نیروی بیشتر
سامانهٔ مرکب و ارتفاع ۱ متر رو ثابت نگه دار. جرم بار رو از ۱۰ به ۲۰ کیلوگرم ببر و نیرو رو مقایسه کن.
حدست چیه؟ اگر جرم دو برابر بشه، مزیت مکانیکی عوض می‌شه یا فقط نیرو؟
توضیح نتیجه رو ببین
نیروی وزن از ۹۸٫۱ به ۱۹۶٫۲ نیوتن می‌رسه و نیروی لازم مدل از حدود ۲۴٫۵ به ۴۹٫۱ نیوتن زیاد می‌شه. مزیت مکانیکی همون ۴ می‌مونه و طول طناب برای ارتفاع ۱ متر همچنان ۴ متره.
بار رو بالاتر ببر
سامانهٔ مرکب و جرم ۱۰ کیلوگرم رو نگه دار. ارتفاع بالا رفتن رو از ۰٫۵ به ۲ متر تغییر بده و طول طناب و نیروی لازم رو مقایسه کن.
حدست چیه؟ بالا بردن بار تا چهار برابر ارتفاع، در مدل چه چیزی رو بیشتر می‌کنه؟
توضیح نتیجه رو ببین
طول طناب کشیده‌شده از ۲ به ۸ متر می‌رسه، اما نیروی لازم در هر دو حالت حدود ۲۴٫۵ نیوتنه. ارتفاع بیشتر طناب بیشتری می‌خواد؛ در این مدل ایده‌آل، نیرو به ارتفاع وابسته نیست.
پشت این حرکت چه خبره؟
مزیت مکانیکی
MA=weight/effort_force
مزیت مکانیکی می‌گه نیرو نسبت به وزن بار چند برابر کم می‌شه. این ابزار برای قرقرهٔ ثابت ۱، متحرک ۲ و سامانهٔ مرکب ۴ می‌گیره.
نیروی کمتر، مسیر کشش بیشتر
F_e=W/MA;L=h*MA;F_e*L=W*h
برای بالا بردن بار به یک ارتفاع مشخص، هرچه مزیت مکانیکی بیشتر باشه باید طناب بیشتری بکشی. در مدل ایده‌آل، نسبت نیرو و طول طناب جوری تغییر می‌کنه که کار ورودی و خروجی برابر بمونن.
سامانهٔ ایده‌آل
weight=mass*9.81
محاسبه، طناب و قرقرهٔ بی‌جرم و بی‌اصطکاک فرض می‌کنه؛ پس گرما، کشسانی طناب و وزن خود قرقره‌ها وارد جواب نمی‌شن. دنیای واقعی دقیقاً این‌طوری نیست.
سؤالت رو بپرس، جوابش رو هم ببین
وقتی توی چت دربارهٔ یک مفهوم درس می‌خونی، دستیار هوش مصنوعی می‌تونه شبیه‌سازی مرتبط رو کنار توضیحش نشون بده. پارامترها رو تغییر می‌دی و با کمک توضیح بعدی، نتیجه رو بهتر می‌فهمی.
شروع یادگیری با چتبرای ادامه در چت، وارد مسیر شروع و ورود می‌شی. نتیجهٔ این آزمایش به چت منتقل نمی‌شه.
نمونهٔ نمایشی از آموزش در چت
پس با قرقرهٔ مرکب، هم نیروی کمتر می‌خوام هم طناب کمتری می‌کشم؟
نه در این مدل ایده‌آل. مزیت مکانیکی ۴ نیرو رو به یک‌چهارم می‌رسونه، ولی برای بالا بردن بار یک متر باید چهار متر طناب بکشی. اصطکاک و وزن واقعی قرقره‌ها هم اینجا حساب نشده.
سؤال‌های رایج
قرقرهٔ ثابت نیرو رو کم می‌کنه؟
در مدل، نه؛ مزیت مکانیکی قرقرهٔ ثابت ۱ه. بیشتر جهت کشش طناب رو عوض می‌کنه، ولی نیروی لازم برابر وزن بار می‌مونه.
چرا برای قرقرهٔ متحرک طناب بیشتری لازمه؟
چون چند بخش طناب بار رو نگه می‌دارن؛ هر کدوم فقط بخشی از مسیر بالا رفتن بار رو طی می‌کنن. برای همین کاهش نیرو با افزایش طول طناب همراهه.
چرا نیروی واقعی ممکنه از خروجی بیشتر باشه؟
در این ابزار اصطکاک و وزن طناب و قرقره‌ها نادیده گرفته شده. در وسیلهٔ واقعی بخشی از نیرو صرف غلبه بر این عوامل می‌شه.
گزینهٔ «بلوک تکل» یعنی چی؟
این گزینه حالت ساده‌شدهٔ یک قرقرهٔ مرکبه که مدل براش مزیت مکانیکی ۴ می‌گذاره. چیدمان واقعی می‌تونه بسته به تعداد و مسیر طناب فرق کنه.