إيجاد القوة على الجانب الأيمن للرافعة عندما يكون الوزن على الجانب الأيسر 6 kg

تتوازن رافعة في وضع أفقي، حيث يعلق جسم كتلته 6 kg على بعد 0.2 m من نقطة الارتكاز إلى اليسار، ما مقدار القوة المطلوبة على بعد 0.4 m من نقطة الارتكاز إلى اليمين؟ خذ g يساوي 10 N/kg.

الحل خطوة بخطوة

1. الوزن على الطرف الأيسر F₁ = mg = 6×10 = 60
   وزن الجسم يوفر القوة المحركة على اليسار
2. F₁·L₁ = F₂·L₂ → F₂ = F₁×L₁/L₂ = 60×0.2/0.4 = 30
   شرط توازن الرافعة: القوة × ذراع القوة = المقاومة × ذراع المقاومة
3. الكتلة المكافئة = 30/10 = 3 كغ
   تحويل إلى ما يُقال عادةً "كم وزنه"

لماذا يعمل هذا الحل

شرط توازن الرافعة هو تساوي العزوم على الجانبين، وليس تساوي القوى. العزم يساوي القوة مضروبة في ذراع القوة، لذا يمكن للجانب ذي القوة الأصغر أن يوازن الجانب ذي القوة الأكبر باستخدام ذراع قوة أطول. لحل هذه المسائل، اكتب تعبيرات العزم على الجانبين أولاً ثم مساواتهما ببعضهما، وهو أقل عرضة للخطأ من تطبيق النسب مباشرةً. ذراع القوة هي المسافة العمودية من نقطة الارتكاز إلى خط عمل القوة، وليست طول القضيب.

الأخطاء الشائعة

• 1) كتابة شرط التوازن على أنه تساوي القوى على الجانبين، مع تجاهل ذراع القوة.
• 2) اعتبار ذراع القوة مساوياً للطول الكلي للقضيب أو المسافة من نقطة الارتكاز إلى مركز الثقل.
• 3) حساب الوزن بضرب الكتلة في عشرة مع نسيان أن وحدة الكتلة هي kg، واستخدام g خطأً.