Spring Scale Eksperimenter
En fjeder skala er en vægt anvendes til at måle trækkraften. Eksperimenter for hvilke der kan anvendes et sådant omfang omfatte gearing hjælp trisser, bestemme omfanget af uregelmæssige genstande og udforske spørgsmål om teknik belastning sikkerhed.
Måling en Uregelmæssig Volume
Et uregelmæssigt formet objekt kan vejes i luft og nedsænket i vand. Forskellen i vægt er opdriften af den forskudte vand, som er den kraft vand forsøger at skubbe objektet op. Kendskab densiteten af vand, kan man derefter finde mængden af den forskudte vand, og derfor mængden af objektet. Kendskab til den vægt i luft, kan objektets densitet findes. Dette er nyttigt for eksempel at afgøre, om et objekt er massivt guld eller blot forgyldt. Princippet bag dette forsøg kaldes Archimedes 'princip, som siger, at opdrift kraft lig den fortrængte vand vægt. (Dette kan bevises ved at bemærke, at vandet i samme form og volumen som objekt, fylde det samme tomrum objektet fylder, selv hverken spontant synker eller tvinges op af vandet ved opdrift kraft. Dens eneste magt mod opdrift kraft er sin egen vægt.)
Block og Tackle
En blok og tackle er et system af to eller flere trisser med et reb eller kabel med gevind mellem dem, der anvendes til at opnå mekanisk fordel i løft. Den mekaniske fordel kan bestemmes af, hvor langt rebet skal trækkes for at hæve vægten en enhed afstand. For eksempel, hvis rebet skal trækkes fire meter at løfte vægten en meter, så den mekaniske fordel (forholdet mellem kraft output til den kraft) er 4: 1. A 100 N masse kunne løftes med kraft kun 25 N. En fjedervægt kan træde i forsøget ved vejning og måling af spændingen i snoren (eller streng) bliver trukket til at bestemme den mekaniske fordel.
Trick Spørgsmål
Antag to vægte af samme masse hænge off modstående sider af en tabel. De er forbundet med en snor, der går på tværs af toppen af tabellen. Man kan indsætte en fjeder skala til at måle spænding. Opdel snoren og vedhæfte en masse s streng til bunden krog af skalaen, og den anden masse er streng til toppen krog. Hvad er den kraft, at skalaen læser? Er det lig med vægten af en masse, eller summen af begge? En vægt virker ikke anderledes end et loft holder anden vægt op, så skalaen måler kun vægten af en enkelt masse. Dette er en god demonstration af Newtons tredje lov om bevægelse, at hver handling har en lige og modsat reaktion. De kræfter, der udøves af de to masser på hinanden er lige og modsatte.
Et andet trick Spørgsmål
En masse hænger fra de to ender af et tov, der er løkke over en trisse ovenfor. Massen vejer 100 N. Hvad ville en fjeder remskive fastgjort mellem en tamp og massen læse? 50 N, idet kraften er delt op, så hvert reb får halvdelen. At rebet er fastgjort ved toppen er uden betydning, eftersom 50 N kraft behøver blot at annullere mellem modstående retninger for rebet at holde fra at bevæge sig. Hvert reb ende trækker op 50 N. reb på remskiven trækker 50 N i begge retninger. Dette er alt, der er nødvendigt for at holde op 100 N masse.
Et andet trick Spørgsmål
Antag ene ende af rebet i den sidste problem er naglet til en nærliggende væg. Antag også, at rebet er vurderet til 60 N. Massen derefter holde på én tamp. Hvad vil foråret skala registrere? 100 N, hvis rebet holder bryde længe nok for skalaen skal læses.
Hyatt Regency Walkway Collapse
I 1981 en gangbro i Kansas City Hyatt Regency kollapsede på grund af en ændring af design mellem arkitektens tegninger og deres gennemførelse; 114 mennesker blev dræbt. Fejlen kan simuleres i en fjeder skala demonstration. Hæng fire forår skalaer fra en fast vandret stang. Hang perlerække af varierende længder fra hver. Derefter binde lige masser til hver. Optag skala aflæsninger. Nu vedhæfte hver masse til dens respektive skala. Hver skala vil stadig læse det samme som før. Nu hænger den øverste krog på hver skala på bunden krog af en skala over den. Hæng den øverste skala på den vandrette stang. Nu tager aflæsninger igen. Dette design forskel er forskellen mellem de arkitektoniske tegninger og gennemførelsen af gangbro design. Det er forskellen mellem fire mænd holde på et reb, og en mand holder på en reb mens hver mand nedenfor hænger på fødderne af manden over ham. Manden på toppen, kan ikke holde vægten af fire mænd, så han slipper og alle falder af rebet.