Vivun tasapainotilan kaava. Yksinkertaiset mekanismit: vipu, vivun voimien tasapaino. II. Kotitehtävän tarkistusvaihe

Tuote nro.

Opettajan toiminta

Opiskelijoiden toimintaa

Huomautuksia

Organisaatiovaihe

Valmistautuminen oppitunnille

Toistovaihe ja käsitellyn materiaalin hallinnan testaus

Työskentely kuvien kanssa, parityöskentely - suullinen tarinankerronta

Suunnitelman mukaan keskinäisen tiedon testaus

Tiedon päivittämisen vaihe, tavoitteiden asettaminen

"Yksinkertaisten mekanismien" käsitteen käyttöönotto

Organisaatio- ja toimintavaihe: opiskelijoiden työn avustaminen ja valvonta

Työskentely oppikirjan kanssa, kaavion laatiminen

Itsetunto

Fizminutka

Fyysinen harjoitus

Organisaatio- ja toimintavaihe: käytännön työ, toteutus ja tavoitteiden asettaminen

Asennuskokoonpano

"Vipuvaikutuksen" käsitteen esittely, tavoitteiden asettaminen

Käsitteen "olkapäävoima" esittely

Vivun tasapainosäännön kokeellinen vahvistus

Itsetunto

Ostetun tiedon käytännön vakiinnuttaminen: ongelmanratkaisu

Ratkaista ongelmia

Vertaisarviointi

Käsiteltävän materiaalin konsolidointivaihe

Vastaa kysymyksiin

Opettaja:

Tänään oppitunnilla tutkimme mekaniikan maailmaa, opimme vertailemaan ja analysoimaan. Mutta ensin suoritetaan joukko tehtäviä, jotka auttavat avaamaan salaperäisen oven leveämmäksi ja näyttämään mekaniikan kauneuden.

Näytöllä on useita kuvia:

Egyptiläiset rakentavat pyramidin (vivun);

Mies nostaa vettä (portin avulla) kaivosta;

Ihmiset vierittävät tynnyrin laivaan (kalteva taso);

Mies nostaa kuormaa (lohko).

Opettaja: Mitä nämä ihmiset tekevät? (mekaaninen työ)

Suunnittele tarinasi:

1. Mitä ehtoja tarvitaan mekaanisten töiden suorittamiseen?

2. Mekaaninen työ on …………….

3. Mekaanisen työn symboli

4. Työkaava...

5. Mikä on työn mittayksikkö?

6. Miten ja kenen tiedemiehen mukaan se on nimetty?

7. Missä tapauksissa työ on positiivista, negatiivista vai nollaa?

Opettaja:

Katsotaan nyt näitä kuvia uudelleen ja kiinnitetään huomiota siihen, miten nämä ihmiset tekevät työnsä?

(ihmiset käyttävät pitkää sauvaa, kaulusta, kaltevaa tasolaitetta, lohkoa)

Opettaja: Kuinka voit kutsua näitä laitteita yhdellä sanalla?

Opiskelijat: Yksinkertaiset mekanismit

Opettaja: Oikein! Yksinkertaiset mekanismit. Mistä aiheesta luulet meidän puhuvan luokassa tänään?

Opiskelijat: Yksinkertaisista mekanismeista.

Opettaja: Oikein. Oppituntimme aiheena ovat yksinkertaiset mekanismit (oppitunnin aiheen kirjoittaminen muistikirjaan, dia oppitunnin aiheella)

Asetetaan oppitunnin tavoitteet:

Yhdessä lasten kanssa:

Opi mitä yksinkertaiset mekanismit ovat;

Harkitse yksinkertaisten mekanismien tyyppejä;

Vivun tasapainotila.

Opettaja: Kaverit, mihin luulette yksinkertaisia ​​mekanismeja käytettävän?

Opiskelijat: Niitä käytetään vähentämään käyttämäämme voimaa, ts. sen muuttamiseksi.

Opettaja: Yksinkertaisia ​​mekanismeja löytyy sekä arjesta että kaikista monimutkaisista tehdaskoneista jne. Kaverit, millä kodinkoneilla ja laitteilla on yksinkertaiset mekanismit.

Opiskelijat: B Vipuvaaka, sakset, lihamylly, veitsi, kirves, saha jne.

Opettaja: Mikä yksinkertainen mekanismi nosturissa on?

Opiskelijat: Vipu (puomi), lohkot.

Opettaja: Tänään tarkastelemme lähemmin yhtä yksinkertaisten mekanismien tyyppejä. Se on pöydällä. Millainen mekanismi tämä on?

Opiskelijat: Tämä on vipu.

Ripustamme painoja vivun toiseen varteen ja tasapainotamme vipua muilla painoilla.

Katsotaan, mitä tapahtui. Näemme, että painojen olkapäät eroavat toisistaan. Heilutetaan yhtä vipuvarresta. Mitä me näemme?

Opiskelijat: Heilutuksen jälkeen vipu palaa tasapainoasentoonsa.

Opettaja: Mikä on vipu?

Opiskelijat: Vipu on jäykkä runko, joka voi pyöriä kiinteän akselin ympäri.

Opettaja: Milloin vipu on tasapainossa?

Opiskelijat:

Vaihtoehto 1: sama määrä painoja samalla etäisyydellä pyörimisakselista;

Vaihtoehto 2: enemmän kuormaa – pienempi etäisyys pyörimisakselista.

Opettaja: Miten tätä suhdetta kutsutaan matematiikassa?

Opiskelijat: Kääntäen verrannollinen.

Opettaja: Millä voimalla painot vaikuttavat vipuun?

Opiskelijat: Maan painovoimasta johtuva kehon paino. P=F johto = F

Opettaja: Arkhimedes vahvisti tämän säännön 3. vuosisadalla eKr.

Tehtävä: Työntekijä nostaa sorkkaraudalla 120 kg painavaa laatikkoa. Mitä voimaa se kohdistaa vivun suurempaan varteen, jos tämän varren pituus on 1,2 m ja pienemmän varren pituus on 0,3 m. Mikä on voiman vahvistus? (Vastaus: Voimanlisäys on 4)

Ongelmanratkaisu (riippumatta myöhemmän keskinäisen tarkastuksen kanssa).

1. Ensimmäinen voima on 10 N ja tämän voiman olake on 100 cm Mikä on toisen voiman arvo, jos sen olake on 10 cm? (Vastaus: 100 N)

2. Vipua käyttävä työntekijä nostaa 1000 N painavaa kuormaa samalla kun hän kohdistaa 500 N:n voiman. Mikä on suuremman voiman käsi, jos pienemmän voiman käsi on 100 cm? (Vastaus: 50 cm)

Yhteenveto.

Mitä mekanismeja kutsutaan yksinkertaisiksi?

Millaisia ​​yksinkertaisia ​​mekanismeja tiedät?

Mikä on vipu?

Mikä on vipuvaikutus?

Mikä on vivun tasapainon sääntö?

Mikä on yksinkertaisten mekanismien merkitys ihmisen elämässä?

2. Listaa kotoa löytyvät yksinkertaiset mekanismit ja ne, joita ihminen käyttää jokapäiväisessä elämässä, kirjaa ne taulukkoon:

3. Muita. Valmista raportti yhdestä yksinkertaisesta mekanismista, jota käytetään jokapäiväisessä elämässä ja tekniikassa.

Heijastus.

Täydennä lauseet:

Nyt tiedän, …………………………………………………………..

Tajusin että…………………………………………………………………………………

Voin…………………………………………………………………….

Voin löytää (vertaa, analysoida jne.) ……………………….

Tein sen itse oikein…………………………………

Sovelsin opittua materiaalia tietyssä elämäntilanteessa………….

Pidin (en pitänyt) oppitunnista ……………………………………

Muinaisista ajoista lähtien ihmiset ovat käyttäneet erilaisia ​​apulaitteita työn helpottamiseksi. Kuinka usein, kun meidän on siirrettävä erittäin painavaa esinettä, otamme kepin tai sauvan avustajaksi. Tämä on esimerkki yksinkertaisesta mekanismista - vivusta.

Yksinkertaisten mekanismien soveltaminen

Yksinkertaisia ​​mekanismeja on monenlaisia. Tämä on vipu, lohko, kiila ja monet muut. Fysiikassa yksinkertaiset mekanismit ovat laitteita, joita käytetään voiman muuntamiseen. Kalteva taso, joka auttaa vierimään tai vetämään raskaita esineitä ylös, on myös yksinkertainen mekanismi. Yksinkertaisten mekanismien käyttö on hyvin yleistä sekä tuotannossa että jokapäiväisessä elämässä. Useimmiten yksinkertaisia ​​mekanismeja käytetään voiman saamiseksi, eli kehoon vaikuttavan voiman lisäämiseen useita kertoja.

Fysiikan vipu on yksinkertainen mekanismi

Yksi yksinkertaisimmista ja yleisimmistä mekanismeista, jota tutkitaan fysiikassa seitsemännellä luokalla, on vipu. Fysiikassa vipu on jäykkä runko, joka pystyy pyörimään kiinteän tuen ympäri.

Vipuja on kahdenlaisia. Ensimmäisen tyyppisen vivun tukipiste sijaitsee käytettyjen voimien toimintalinjojen välissä. Toisen luokan vivun tukipiste sijaitsee niiden toisella puolella. Eli jos yritämme siirtää painavaa esinettä sorkkaraudalla, niin ensimmäisen tyyppinen vipu on tilanne, jossa asetamme sorkkaraudan alle lohkon painaen sorkkaraudan vapaata päätä alaspäin. Liikkumaton tuki meillä tässä tapauksessa on lohko, ja kohdistetut voimat sijaitsevat sen molemmilla puolilla. Ja toisen tyyppinen vipu on se, kun asetamme sorkkaraudan reunan painon alle, vedämme sorkkaraudaa ylöspäin yrittäen näin kääntää esineen ympäri. Tässä tukipiste sijaitsee kohdassa, jossa sorkkatanko lepää maassa, ja kohdistetut voimat sijaitsevat tukipisteen toisella puolella.

Vivun voimien tasapainon laki

Vipua käyttämällä voimme saada voimaa ja nostaa nostamatonta paljain käsin rahti. Etäisyyttä tukipisteestä voiman kohdistamispisteeseen kutsutaan voiman olkapääksi. Lisäksi, Voit laskea vivun voimien tasapainon seuraavan kaavan avulla:

F1/ F2 = l2 / l1,

jossa F1 ja F2 ovat vipuun vaikuttavat voimat,
ja l2 ja l1 ovat näiden voimien olkapäät.

Tämä on vivun tasapainon laki, jossa sanotaan: vipu on tasapainossa, kun siihen vaikuttavat voimat ovat kääntäen verrannollisia näiden voimien käsivarsiin. Arkhimedes vahvisti tämän lain kolmannella vuosisadalla eKr. Tästä seuraa, että pienempi voima voi tasapainottaa suuremman. Tätä varten on välttämätöntä, että pienemmän voiman olkapää on suurempi kuin suuremman voiman olkapää. Ja vivun avulla saatu voiman vahvistus määräytyy käytettyjen voimien haarojen suhteen.

§ 35. VOIMAN HETKE. LEVER TASAPAINOLOHDOT

Vipu on yksinkertaisin eikä vanhin mekanismi, jota ihminen käyttää. Sakset, lankaleikkurit, lapio, ovi, airo, ohjauspyörä ja vaihteenvalitsin autossa – ne kaikki toimivat vivun periaatteella. Jo Egyptin pyramidien rakentamisen aikana kymmenen tonnia painavia kiviä nostettiin vipujen avulla.

Vipuvarsi. Vipuvaikutussääntö

Vipu on tanko, joka voi pyöriä kiinteän akselin ympäri. Akseli O, kohtisuorassa kuvan 35.2 tasoon nähden. L 2 pituisen vivun oikeaan varteen vaikuttaa voima F 2 ja pituudeltaan l 1 olevan vivun vasempaan varteen F 1 Vipuvarsien l 1 ja l 2 pituudet mitataan. pyörimisakselilta O vastaaville voimalinjoille F 1 ja F 2 .

Olkoon voimat F 1 ja F 2 sellaiset, että vipu ei pyöri. Kokeet osoittavat, että tässä tapauksessa seuraava ehto täyttyy:

F 1 ∙ l 1 = F 2 ∙ l 2 . (35.1)

Kirjoitetaan tämä yhtäläisyys toisin:

F 1 /F 2 = l 2 /l 1. (35.2)

Lausekkeen (35.2) merkitys on seuraava: kuinka monta kertaa olkapää l 2 on pidempi kuin olkapää l 1, yhtä monta kertaa voiman F 1 suuruus on suurempi kuin voiman F 2 suuruus Tämä väite kutsutaan vipuvaikutuksen säännöksi, ja suhde F 1 / F 2 on voimanlisäys.

Samalla kun saamme voimaa, menetämme matkaa, koska meidän on laskettava oikeaa olkapäätä paljon, jotta voimme nostaa hieman vipuvarren vasenta päätä.

Mutta veneen airot on kiinnitetty rivilukkoihin niin, että vedämme vivun lyhyttä vartta käyttämällä merkittävää voimaa, mutta saamme vauhtia pitkän varren päässä (kuva 35.3).

Jos voimat F 1 ja F 2 ovat suuruudeltaan ja suunnaltaan samat, niin vipu on tasapainossa edellyttäen, että l 1 = l 2, eli pyörimisakseli on keskellä. Tietenkään tässä tapauksessa emme saa voimaa. Auton ohjauspyörä on vielä kiinnostavampi (kuva 35.4).

Riisi. 35.1. Työkalu

Riisi. 35.2. Vipuvarsi

Riisi. 35.3. Airot lisäävät nopeutta

Riisi. 35.4. Kuinka monta vipua näet tässä kuvassa?

Voiman hetki. Vivun tasapainotila

Voimavarsi l on lyhin etäisyys pyörimisakselista voiman vaikutuslinjaan. Tapauksessa (kuva 35.5), kun voiman vaikutuslinja F muodostaa terävän kulman jakoavain, voiman l varsi on pienempi kuin varsi l 2 tapauksessa (kuva 35.6), jossa voima vaikuttaa kohtisuoraan avaimeen nähden.

Riisi. 35.5. Käytä vähemmän

Voiman F ja varren pituuden l tuloa kutsutaan voimamomentiksi ja sitä merkitään kirjaimella M:

M = F ∙ l. (35.3)

Voiman momentti mitataan Nm. Tapauksessa (kuva 35.6) mutteria on helpompi kiertää, koska voimamomentti, jolla vaikutamme avaimeen, on suurempi.

Suhteesta (35.1) seuraa, että siinä tapauksessa, että vipuun vaikuttaa kaksi voimaa (kuva 35.2), vivun pyörimisen puuttumisen ehtona on se voiman vääntömomentti, joka yrittää kiertää sitä myötäpäivään (F 2 ∙ l 2) tulee olla yhtä suuri kuin voimamomentti, joka yrittää kiertää vipua vastapäivään (F 1 ∙ l 1).

Jos vipuun vaikuttaa enemmän kuin kaksi voimaa, vivun tasapainosääntö kuulostaa tältä: vipu ei pyöri kiinteän akselin ympäri, jos kaikkien kehoa myötäpäivään pyörittävien voimien momenttien summa on yhtä suuri kuin vivun tasapainon summa. kaikkien sitä vastapäivään pyörivien voimien hetkiä.

Jos voimien momentit ovat tasapainossa, vipu pyörii siihen suuntaan, johon suurempi momentti sitä pyörittää.

Esimerkki 35.1

200 g painava kuorma ripustetaan 15 cm pitkän vivun vasempaan varteen. Millä etäisyydellä kiertoakselista on ripustettava 150 g:n kuorma, jotta vipu on tasapainossa?

Riisi. 35.6. Olkapää l suurempi

Ratkaisu: Ensimmäisen kuormituksen momentti (kuva 35.7) on yhtä suuri kuin: M 1 = m 1 g ∙ l 1.

Toisen kuormituksen momentti: M 2 = m 2 g ∙ l 2.

Viputasapainosäännön mukaan:

M 1 = M 2 tai m 1 ∙ l 1 = m 2 g ∙ l 2.

Näin ollen: l 2 = .

Laskelmat: l 2 = = 20 cm.

Vastaus: Vivun oikean varren pituus tasapainoasennossa on 20 cm.

Varusteet: kevyt ja melko vahva lanka noin 15 cm pitkä, paperiliittimet, viivain, lanka.

Edistyminen. Aseta lanka langan päälle. Kiristä silmukka tiukasti suunnilleen langan keskellä. Ripusta sitten lanka langan päälle (kiinnitä lanka esim. pöytävalaisin). Tasapainota lanka liikuttamalla silmukkaa.

Täytä vipu keskiosan molemmille puolille ketjuja, joissa on eri määrä paperiliittimiä ja saavuta tasapaino (kuva 35.8). Mittaa varsien pituudet l 1 ja l 2 0,1 cm:n tarkkuudella. Mittaamme voiman "paperiliittimillä". Kirjaa tulokset taulukkoon.

Riisi. 35.8. Lever Equilibrium Study

Vertaa A:n ja B:n arvoja. Tee johtopäätös.

Mielenkiintoista tietää.

*Ongelmia tarkan punnituksen kanssa.

Vipua käytetään vaa'oissa, ja punnituksen tarkkuus riippuu siitä, kuinka tarkasti käsivarsien pituus täsmää.

Nykyaikaiset analyysivaa'at voivat painaa lähimpään gramman kymmeneen miljoonasosaan eli 0,1 mikrogrammaan (kuva 35.9). Lisäksi tällaisia ​​vaakoja on kahta tyyppiä: jotkut kevyiden kuormien punnitsemiseen, toiset - raskaita. Ensimmäisen tyypin voit nähdä apteekissa, korupajassa tai kemian laboratoriossa.

Suuret kuormavaa'at voivat painaa jopa tonnin kuormia, mutta ovat silti erittäin herkkiä. Jos astut tällaisen painon päälle ja hengität sitten ilmaa keuhkoistasi, se reagoi.

Ultramikrovaaat mittaavat massaa 5∙ 10 -11 g (gramman viisisataa miljardia osaa!) tarkkuudella.

Punnitessaan tarkat asteikot monia ongelmia syntyy:

a) Vaikka kuinka yrität, keinuvarren käsivarret eivät silti ole samanarvoisia.

b) Suomut, vaikka ne ovat pieniä, eroavat massaltaan.

c) Tietystä tarkkuuskynnyksestä alkaen paino alkaa reagoida ilman voimaan, joka on hyvin pieni tavallisten kokoisten kappaleiden kohdalla.

d) Asettaessa vaaka tyhjiöön tämä haitta voidaan poistaa, mutta hyvin pieniä massoja punnittaessa alkaa tuntua ilmamolekyylien vaikutukset, joita ei pysty pumppaamaan kokonaan pois millään pumpulla.

Riisi. 35.9. Nykyaikaiset analyyttiset tasapainot

Kaksi tapaa parantaa epätasa-vartisten vaakojen tarkkuutta.

1. Taarausmenetelmä. Kuorman poistaminen irtoaineella, kuten hiekalla. Sitten poistamme painon ja punnitsemme hiekkaa. Ilmeisesti painojen massa on yhtä suuri kuin kuorman todellinen massa.

2. Vaihtoehtoinen punnitusmenetelmä. Punnitsemme kuorman vaa'alla, joka sijaitsee esimerkiksi varrella, jonka pituus on l 1. Olkoon painojen massa, joka johtaa vaakojen tasapainottamiseen, m 2. Sitten punnitsemme saman kuorman toiseen kulhoon, joka sijaitsee l 2 pituisella varrella. Saamme hieman erilaisen painojen massan m 1. Mutta molemmissa tapauksissa kuorman todellinen massa on m. Kummassakin punnituksessa täyttyi seuraava ehto: m ∙ l 1 =m 2 ∙ l 2 ja m ∙ l 2 = m 1 ∙ l 1 . Ratkaisemalla näiden yhtälöiden järjestelmän saamme: m = .

Aihe tutkimusta varten

35.1. Rakenna vaaka, joka voi punnita hiekanjyvän, ja kuvaile ongelmia, joita kohtasit tämän tehtävän suorittamisessa.

Tehdään se yhteenveto

Voimavarsi l on lyhin etäisyys pyörimisakselista voiman vaikutuslinjaan.

Voiman momentti on käsivarren voiman tulo: M = F ∙ l.

Vipu ei pyöri, jos kappaletta myötäpäivään pyörittävien voimien momenttien summa on yhtä suuri kuin kaikkien sitä vastapäivään pyörittävien voimien momenttien summa.

Harjoitus 35

1. Missä tapauksessa vipuvaikutus lisää voimaa?

2. Missä tapauksessa mutterin kiristäminen on helpompaa: kuva 18. 35,5 vai 35,6?

3. Miksi oven nuppi suurin etäisyys pyörimisakselista?

4. Miksi voit nostaa suuremman kuorman kyynärpäästä koukussa kuin käsivarrella ojennetulla?

5. Pitkä sauva Sitä on helpompi pitää vaakasuorassa pitämällä sitä keskeltä kuin päästä. Miksi?

6. Kun kohdistamme 5 N:n voiman 80 cm pitkään vipuvarteen, haluamme tasapainottaa 20 N:n voiman. Mikä pitäisi olla toisen varren pituus?

7. Oletetaan, että voimat (kuva 35.4) ovat suuruudeltaan yhtä suuret. Mikseivät he tasapainoile?

8. Voidaanko esine tasapainottaa mittakaavassa siten, että tasapaino häiriintyy ajan mittaan itsestään, ilman ulkoisia vaikutuksia?

9. Kolikkoja on 9, joista yksi on väärennetty. Hän on painavampi kuin muut. Ehdota menettelyä, jolla väärennetty kolikko voidaan havaita yksiselitteisesti minimimäärällä punnituksia. Punnitusta varten ei ole painoja.

10. Miksi kuorma, jonka massa on pienempi kuin vaa'an herkkyysraja, ei häiritse niiden tasapainoa?

11. Miksi tarkkuuspunnitus suoritetaan tyhjiössä?

12. Missä tapauksessa vipuvaa'an punnituksen tarkkuus ei riipu Arkhimedes-voiman vaikutuksesta?

13. Miten vipuvarren pituus määritetään?

14. Miten voimamomentti lasketaan?

15. Muotoile vivun tasapainon säännöt.

16. Mikä on tehonlisäys vipuvaikutuksen tapauksessa?

17. Miksi soutuja tarttuu vivun lyhyeen varteen?

18. Kuinka monta vipua näkyy kuvassa. 35.4?

19. Mitä saldoja kutsutaan analyyttisiksi?

20. Selitä kaavan (35.2) merkitys.

3 tieteen historia. Aikojamme on saavuttanut tarina siitä, kuinka Syrakusan kuningas Hiero määräsi rakentamaan suuren kolmikannen aluksen - trireen (kuva 35.10). Mutta kun laiva oli valmis, kävi ilmi, että sitä ei voitu siirtää edes kaikkien saaren asukkaiden ponnisteluilla. Archimedes keksi vivuista koostuvan mekanismin ja antoi yhden henkilön laskea aluksen vesille. Roomalainen historioitsija Vitruvius puhui tästä tapahtumasta.

Jo ennen aikakauttamme ihmiset alkoivat käyttää vipuja rakentamisessa. Esimerkiksi kuvassa näet vipuvaikutuksen käytön Egyptin pyramidien rakentamisessa. Vipu on jäykkä runko, joka voi pyöriä tietyn akselin ympäri. Vipu ei välttämättä ole pitkä ja ohut esine. Esimerkiksi pyörä on myös vipu, koska se on jäykkä runko, joka pyörii akselin ympäri.

Otetaan vielä kaksi määritelmää. Voiman vaikutusviiva on voimavektorin läpi kulkeva suora viiva. Lyhin etäisyys vivun akselista voiman vaikutuslinjaan on nimeltään voiman olake. Geometriakurssiltasi tiedät, että lyhin etäisyys pisteestä suoraan on kohtisuora etäisyys tähän suoraan nähden.

Havainnollistetaan näitä määritelmiä esimerkin avulla. Vasemmanpuoleisessa kuvassa vipu on poljin. Sen pyörimisakseli kulkee pisteen O kautta. Polkimeen kohdistetaan kaksi voimaa: F1 on voima, jolla jalka painaa poljinta ja F2 on polkimeen kiinnitetyn kiristetun vaijerin elastinen voima. Piirretään vektorin F1 läpi voiman vaikutuslinja (näkyy sininen), ja laskemalla kohtisuora pisteestä O siihen, saamme segmentin OA - voiman F1 käsivarren.

Voimalla F2 tilanne on vielä yksinkertaisempi: sen toimintalinjaa ei tarvitse vetää, koska tämän voiman vektori paikantuu onnistuneemmin. Pudottamalla kohtisuora pisteestä O voiman F2 toimintalinjaan, saadaan segmentti OB - tämän voiman käsi.

Vivun avulla pieni voima voi tasapainottaa suuren voiman. Harkitse esimerkiksi kauhan nostamista kaivosta. Vipu on kaivon portti - tuki, johon on kiinnitetty kaareva kahva. Portin pyörimisakseli kulkee tukin läpi. Pienempi voima on henkilön käden voima ja suurempi voima, jolla kauha ja ketjun riippuva osa vedetään alas.

Vasemmalla oleva piirros näyttää porttikaavion. Voit nähdä, että suuremman voiman käsi on segmentti OB ja pienemmän voiman käsi on segmentti OA. On selvästi nähtävissä, että OA > OB. Toisin sanoen heikompi varsi on suurempi kuin vahvempi varsi. Tämä malli ei päde vain portille, vaan myös kaikille muille vipuille. Enemmässä yleisnäkymä se kuulostaa tältä:

Kun vipu on tasapainossa, pienemmän voiman varsi on yhtä monta kertaa suurempi kuin suuremman voiman varsi, kuinka monta kertaa suurempi voima on suurempi kuin pienempi voima.

Havainnollistetaan tätä sääntöä käyttämällä kouluvipua painoilla. Katso kuvaa. Ensimmäisessä vivussa vasemman voiman olkapää on 2 kertaa suurempi kuin oikean voiman olkapää, joten oikea voima on kaksi kertaa suurempi kuin vasen voima. Toisessa vivussa oikean voiman varsi on 1,5 kertaa suurempi kuin vasemman voiman varsi, eli yhtä monta kertaa kuin vasen voima on suurempi kuin oikea voima.

Joten kun kaksi voimaa on tasapainossa vivulla, suuremmalla on aina pienempi vipuvaikutus ja päinvastoin.