W zadaniach z belką (dźwignią) kluczowe jest zastosowanie warunku równowagi momentów względem punktu obrotu/podparcia. Sama równość sił nie jest tu kryterium – o "mocy" działania siły decyduje moment siły, czyli iloczyn wartości siły i jej ramienia.
1) Zapisz zasadę momentów
Jeżeli belka ma być w równowadze, to suma momentów zgodnych z ruchem wskazówek zegara musi być równa sumie momentów przeciwnych (w praktyce: F1·r1 = F2·r2, gdy działają dwie siły po przeciwnych stronach podpory).
2) Odczytaj ramiona z rysunku
Ramię siły r to odległość od punktu podparcia do linii działania siły (najczęściej w takich zadaniach siły są prostopadłe do belki, więc ramię jest po prostu odległością wzdłuż belki od podpory do miejsca przyłożenia).
3) Podstaw i oblicz
Po podstawieniu F1 = 50 N oraz ramion odczytanych z rysunku, z przekształcenia wzoru otrzymuje się: F2 = (F1·r1)/r2. Dla tej belki rachunek daje F2 = 100 N, co oznacza, że siła po stronie krótszego ramienia musi być większa, aby wytworzyć taki sam moment.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?
- "50 N" pomija wpływ ramion – byłoby poprawne tylko wtedy, gdy ramiona obu sił byłyby równe.
- "25 N" wynika zwykle z odwrócenia stosunku ramion (pomyłka w przekształceniu) albo z błędnego odczytu, po której stronie jest dłuższe ramię.
- "200 N" to typowy skutek podwojenia "na intuicję" lub pomylenia, które ramię jest większe; dawałoby moment zbyt duży w porównaniu do równoważącego momentu od F1.
Wskazówka egzaminacyjna: zawsze zaznacz na szkicu punkt podparcia i dopisz ramiona r1, r2. Dopiero potem podstawiaj liczby – to ogranicza pomyłki wynikające z pośpiechu i mylenia odległości.
