نرى أنه بمساعدة آليات بسيطة يمكنك الحصول على مكاسب في السلطة. هل آليات بسيطة تعطي الفوز في العمل؟

احسب العمل الذي أنجزته القوة F عند رفع حمولة باستخدام طائرة مائلة (انظر الشكل 1):

   \\ (~ A_F = Fl. \\)

استبدل القيم الموجودة للقوة \\ (~ F = mg \\ frac hl \\) واحصل عليها

   \\ (~ A_F = mg \\ frac hl l = mgh. \\)

لذا الوظيفة A   F تساوي العمل الذي يجب القيام به لرفع الحمل بالتساوي إلى ارتفاع حدون استخدام طائرة مائلة.

لا يعطي الفوز في العمل والرافعة. في الواقع ، إذا تم وضع رافعة متوازنة (الشكل 6) في الحركة ، ثم نقاط تطبيق القوات F   1 و F   2 في نفس الوقت جعل حركات مختلفة Δ ص   1 و Δ ص   2. في هذه الحالة (نعتبر الزاوية α   تحول رافعة صغيرة) Δ ص 1 = ل 1 α , Δ ص 2 = ل 2 α   لذلك ، هذه القوات ستقوم بالعمل. A 1 = F   1 Δ ص 1 = F 1 ل 1 α   و A 2 = F   2 Δ ص 2 = F 2 ل 2 α . كذلك F 1 ل 1 = F 2 ل   2 اذن A 1 = A 2 .

عند استخدام كتلة ثابتة ، نرى أن القوى المطبقة F   و ملغ   إن المسارات التي تسيرها نقاط تطبيق القوى عند رفع الحمل هي نفسها ، وبالتالي فإن العمل هو نفسه.

وذلك عن طريق كتلة المحمول لرفع الشحن في الارتفاع حأنت بحاجة إلى نهاية الحبل الذي يتم تطبيق القوة عليه Fالانتقال إلى 2 ح. لذلك، A 1 = mGH   و \\ (~ A_2 = F \\ cdot 2h = \\ frac (mg) (2) 2h = mgh \\).

وبالتالي ، الحصول على الفوز في القوة مرتين ، تفقد مرتين في الحركة ، وبالتالي ، فإن وحدة المنقولة لا يعطي الفوز في العمل.

لقد أظهرت الممارسة التي استمرت قرونًا أن أيا من الآليات البسيطة يعطي مكسبًا في العمل.

حتى العلماء القدامى صاغوا قاعدة ("القاعدة الذهبية للميكانيكا") المطبقة على جميع الآليات: كم مرة نفوز في القوة ، وكم مرة نخسرها في المسافة.

عند النظر في آليات بسيطة ، فإننا لا نأخذ في الاعتبار الاحتكاك ، وكذلك وزن الآليات نفسها. في الظروف الحقيقية ، يجب أن يؤخذ هذا في الاعتبار. لذلك ، يتم جزء من العمل بالقوة F   على حركة الأجزاء الفردية للآلية وضد قوة الاحتكاك. العمل على رفع البضائع A   p (العمل المفيد) سيكون أقل من العمل الكامل A   (العمل المنجز بالقوة F).

تتميز فعالية الآلية بمعامل الكفاءة (كفاءة الآلية):

الكفاءة - كمية مادية تساوي نسبة العمل المفيد A   ص لجميع العمل المنفق A:

   \\ (~ \\ eta = \\ frac (A_p) (A) \\ cdot 100٪. \\)

أدب

Aksenovich L. A. الفيزياء في المدرسة الثانوية: النظرية. التعيينات. الاختبارات: كتاب مدرسي. بدل للمؤسسات التي توفر obsch. environ، education / L.A. Aksenovich، N.N.Rakina، K.S Farino؛ إد. ك. فارينو. - مينسك: أدوكاتسيا إي فيهفانا ، 2004. - 75-76.

يتم استخدام الآليات البسيطة التي نظرنا فيها في العمل عندما يكون من الضروري موازنة قوة أخرى بعمل قوة واحدة.

السؤال الذي يطرح نفسه بشكل طبيعي:   إعطاء مكاسب في السلطة أو على الطريق ، هل آليات التسجيل البسيطة لا تستسلم للعمل؟ يمكن الحصول على إجابة هذا السؤال من التجربة.

بعد موازنتهما على ذراع قوى F1 و F2 من نوع مختلف في الحجم (الشكل 170) ، قاموا بتعيين الحركة في الحركة. اتضح أنه في نفس الوقت وفي الوقت نفسه ، تنتقل نقطة تطبيق قوة أصغر F2 إلى المسار الأكبر s2 ، ونقطة تطبيق القوة الأكبر F1 هي طريقة أصغرs1 و. قياستجد هذه المسارات ووحدات الطاقة أن أطوال المسارات التي تقطعها نقاط تطبيق القوى على الذراع تتناسب عكسياً مع القوى:

وبالتالي ، بالاعتماد على ذراع الرافعة الطويلة ، نفوز بقوة ، لكن في الوقت نفسه ، نخسر في طول المسار.

عمل القوة على الطريق هو العمل. تظهر تجاربنا أن العمل المنجز على طرفي الذراع ، يساوي بعضها البعض:

لذلك ، عند استخدام رافعة ، يتم الحصول على أي ربح في العمل.

باستخدام رافعة ، يمكننا الفوز إما في القوة أو في المسافة. إذا طبقنا القوة على ذراع طويل ، فسوف نفوز بالقوة ، لكن بالكثير في نفس الوقت نفقد في المسافة. بناءً على ذراع الرافعة القصيرة ، سوف نفوز في المسافة ، لكننا سنخسر في نفس الوقت.

هناك أسطورة صرخ أرخميدس ، سعيدًا باكتشاف حكم الرافعة: "أعطني نقطة ارتكاز وسأرفع الأرض!"

بالطبع ، لم يستطع أرخميدس التعامل مع هذه المهمة ، حتى لو تم إعطاؤه نقطة ارتكاز وذراع من الطول المطلوب. لرفع الأرض فقط 1 سم الكتف طويلة ذراع ينبغي   سوف تصف قوسًا ذا طول كبير. قد يستغرق الأمر ملايين السنين لتحريك الطرف الطويل للرافعة على طول هذا المسار ، على سبيل المثال بسرعة 1 م / ث.

لا يعطي الفوز في العمل ونوع ذراع - كتلة ثابتة وهو سهل   تأكد من التجربة. المسارات التي اجتازتها نقاط تطبيق القوات P و F هي نفسها ، والقوات هي نفسها ، وبالتالي فإن العمل هو نفسه.

من الممكن قياس ومقارنة العمل الذي تؤديه الوحدة المتنقلة فيما بينها. وذلك عن طريق الكتلة المتنقلة لرفع الشحن على الارتفاع h ، أنت بحاجة إلى نهاية الحبل الذي يربط به مقياس القدرة ،   كما تظهر التجربة (الشكل 171) ، انتقل إلى 2 ساعة. وبالتالي ، فإن الحصول على ربح ساري المفعول مرتين ، يفقد مرتين في الطريق ، وبالتالي ، فإن الوحدة المتنقلة لا تعطي ربحًا في العمل.

أظهرت الممارسة التي استمرت قرونًا أن أيا من الآليات يعطي مكاسب في العمل. تطبيق آليات مختلفة ل اعتمادا على ظروف العمل   الفوز في القوة أو في العبور.

حتى العلماء القدماء عرفوا القاعدة التي تنطبق على جميع الآليات: كم مرة نفوز في القوة ، وكم مرة نخسرها في المسافة. تسمى هذه القاعدة "القاعدة الذهبية" للميكانيكيين.

الأسئلة.   1. ما هي العلاقة بين القوى المؤثرة على رافعة وأكتاف هذه القوات؟ 2. ما هي العلاقة بين المسارات التي تغطيها نقاط تطبيق القوى على الذراع وهذه القوى؟ 3. هل هذا ممكن الحصول على الفوز مع رافعة   في القوة؟ ماذا بعد ذلك يخسر؟ 4. كم مرة يخسرون في الطريق ، باستخدام وحدة متنقلة لرفع البضائع؟ 5. ما هي "القاعدة الذهبية" للميكانيكيين؟

التدريبات.

1. بمساعدة الكتلة المنقولة ، تم رفع الحمل إلى ارتفاع 1.5 متر ، إلى متى تم تمديد الطرف الحر للحبل؟
2. بمساعدة الكتلة المنقولة ، تم رفع الحمل إلى ارتفاع 7 أمتار. ما العمل الذي قام به العامل عند رفع الحمل ، إذا كان القوة المطبقة حتى نهاية الحبل   160 ن؟ ما العمل الذي سوف يقوم به العامل إذا رفع هذا الحمل إلى ارتفاع 7 أمتار دون كتلة؟ (لا يؤخذ وزن الكتلة ، وقوة الاحتكاك في الاعتبار.)
3. كيفية تطبيق كتلة للفوز في المسافة؟
4. كيف يمكن الجمع بين الكتل الثابتة والمتحركة مع بعضها البعض من أجل الحصول على قوة مضاعفة تبلغ 4 أضعاف؟ 6 مرات؟

المهمة.

إثبات أن قانون المساواة في العمل ("القاعدة الذهبية" للميكانيكا) ينطبق على الآلة الهيدروليكية. تجاهل الاحتكاك بين المكابس وجدران السفينة.

ملاحظة. استخدم لإثبات الشكل 132. عندما ينخفض ​​مكبس صغير تحت تأثير القوة F1 إلى مسافة h1 ، يحل محل بعض السائل. في نفس الكمية يزيد حجم السائل تحت مكبس كبير ، والذي يرتفع في هذه الحالة إلى h2.

§ 62. المساواة في العمل عند استخدام آليات بسيطة. القاعدة الذهبية للميكانيكا - فيزياء الصف السابع (بيرشكين)

وصف قصير:

لقد استعرضنا بالفعل بعض الآليات البسيطة. درس بعض بتفصيل كبير (رافعة ، كتلة) ، والبعض الآخر ذكر للتو. يجب أن نفهم بالفعل أن جميع الآليات البسيطة تجعل الحياة أسهل لشخص ما. إما أنها تكتسب قوة ، أو تسمح لك بتغيير اتجاه القوة ، مما يجعل تصرفات الشخص أكثر ملاءمة.
  لكننا نعرف هذه الكمية المادية مثل العمل. السؤال الذي يطرح نفسه بشكل طبيعي: إلى أي مدى نستفيد من استخدام آليات بسيطة؟ الجواب محبط: لا. أي من آلية بسيطة للفوز في العمل لا.
  الفقرة الثانية والستين تأتي إلى هذا الاستنتاج عن طريق الحساب. أولا يتم ذلك للحصول على رافعة. ثم ينتشر الإخراج إلى الكتلة الثابتة ، ثم إلى المنقولة.
  تطبيق آليات بسيطة. للحصول على مكسب في القوة أو في المسافة. من المستحيل الحصول على الفوز في كليهما. الفوز واحد ، تفقد الآخر. هذه هي "القاعدة الذهبية" للميكانيكا. كان معروفا للناس حتى في العصور القديمة. الآن سوف تعرفه أيضًا.

حل المشكلات المتعلقة بالموضوع: المساواة في العمل عند استخدام آليات بسيطة. "القاعدة الذهبية للميكانيكا"

أهداف الدرس:قم بتحديث المعرفة حول موضوع "الآليات البسيطة" وتعلم الموقف العام لجميع أنواع الآليات البسيطة ، والتي تسمى "القاعدة الذهبية" للميكانيكا.

إثبات أن الآليات البسيطة المستخدمة في العمل ، تعطي مكاسب في القوة ، ومن ناحية أخرى ، تسمح لك بتغيير اتجاه حركة الجسم تحت تأثير القوة ؛

لتنمية ثقافة فكرية في قيادة الطلاب إلى فهم القاعدة الأساسية للآليات البسيطة: - لتشكيل القدرة على تلخيص البيانات المعروفة بناءً على اختيار الشيء الرئيسي ؛

توليد عناصر من البحث الإبداعي على أساس طريقة التعميم.

مسار الدرس

1. لحظة التنظيم

2. تحقق من الواجبات المنزلية

مسح الواجهة الأمامية:

1. ما هي الأجهزة التي تسمى آليات بسيطة ، ماذا عنهم؟

2. ما تعرفه أبسط الآليات تعطي أمثلة؟

3. ما هي رافعة؟ ما هذا؟

4. ما يسمى كتف السلطة؟ لحظة القوة؟

5. صياغة حالة التوازن للذراع؟

6. صياغة "القاعدة الذهبية للميكانيكا"

7. لماذا لا يتم تثبيت مقبض الباب في منتصف الباب ، وعلى أطرافه.

8. هل من الممكن قلب الأرض بذراع ، مع وجود نقطة ارتكاز؟ تبرير الجواب.

3. حل المهام

الهدف:   يبلغ طول ذراع الرافعة الأصغر 5 سم ، بينما يبلغ طول الذراع الأكبر 30 سم ، وتعمل قوة 12N على الذراع الأصغر. ما هي القوة التي يجب تطبيقها على الكتف الأكبر لموازنة الرافعة؟ العثور على الفوز في القوة؟

معين: بي بي سي: الحل:

ل 1 = 5 سم 0.05 م 1) نكتب حالة توازن الذراع:

ل 2 = 30 سم 0.3 م

F 1 = 12 N Express منه F 2:

F 2 =؟

F 1 / F 2 =؟ 2) العثور على المكسب في السلطة ، وهذا هو

.

الإجابة:   F 2 = 2H ، F 1 / F 2 = 6H.

وفقا للنموذج حل المشكلة:تعمل قوة 300H على ذراع الرافعة الأصغر ، و 20 N - على الذراع الأكبر. طول الكتف الأصغر هو 5 سم ، وحدد طول الكتف الأكبر. جعل الرسم.

اختبر نفسك (الإجابة: 0.75 م)

وفقا للنموذج حل المشكلة:   في نهايات فعل ذراع قوى 25N و 150N. المسافة من نقطة ارتكاز إلى قوة أكبر من 3 سم تحديد طول رافعة ، إذا كان في إطار عمل هذه القوى هو في حالة توازن؟

اختبر نفسك (الإجابة: 0.21m)

الهدف:   بمساعدة رافعة ، تم رفع وزن 200 كجم. إلى أي حد كان الحمل أعلى ، إذا كانت القوة المؤثرة على الذراع الطويلة للرافعة تصل إلى 400 ي.

لنصنع صورة توضيحية:

ل 2

معين: بي بي سي: الحل:

م 1 = 200 كجم 1) دعنا نكتب القاعدة الرياضية للميكانيكا: А 1 = А 2

A 2 = 400 J 2) بحكم التعريف ، عمل   - نتاج القوة التي تعمل على طول الحركة

ح =؟ الجسم ، والطريق الذي يأخذ الجسم تحت تأثير هذه القوة. ثم:

و 1 = F 1 · ح 1

التعبير عن هذه الصيغة h 1:

3) لإيجاد F 1 ، نستخدم الصيغة لإيجاد قوة جاذبية الحمل:

F 1 = خيوط F = m 1 جم = 200 كجم · 10N / kg = 2000N

4) بالنظر إلى أن A 1 = A 2 ، فإننا نحسب h 1:

الإجابة:   h 1 = 0،2 شمالاً

وفقا للنموذج حل المشكلة:   بمساعدة رافعة ، تم رفع الباب الذي يبلغ وزنه 0.84 كيلو نيوتن قليلاً ، وهو يعمل على ذراع طويل بقوة 30N. في هذه الحالة ، تم العمل الميكانيكي 26J. في أي ارتفاع كان الباب مرفوعًا ، وما مقدار المسافة التي تحركت بها نهاية الذراع الطويلة للرافعة؟

اختبر نفسك (الإجابة: على ارتفاع 3.1 سم ؛ 8.7 سم) (في المنزل)

واجب منزلي فكر في مشكلة في الموضوع الذي تتم دراسته وحله. بوف الاسمية 47

المساواة في العمل عند استخدام آليات بسيطة. "القاعدة الذهبية" للميكانيكا.

• مدرس الفيزياء Puchkova SA
• MBOU سوخوفسكايا SOSH

• تسمى الأجهزة التي تحول القوى آليات.

•   رافعة (كتلة ، بوابة) ،
•   يميل الطائرة (إسفين ، المسمار).

• تطبيق

•   ترتكز قاعدة الرافعة على تصرفات أنواع مختلفة من الأدوات المستخدمة في الحياة اليومية والتكنولوجيا التي تتطلب زيادة في القوة أو المسار.

• الكتلة الثابتة هي كتلة ذات محور ثابت ولا ترتفع وتنخفض عند رفع الأحمال.

• الكتلة المنقولة هي كتلة يرتفع محورها وينخفض ​​مع الحمل. انه يعطي قوة مكسب 2 مرات.

• في الممارسة العملية ، استخدم مزيجًا من وحدة متحركة مع ثابت. كتلة ثابتة تستخدم للراحة. إنه لا يفوز في القوة ، لكنه يغير اتجاه القوة.

• إنشاءات

• دواء

• برغي

•   آليات بسيطة تستخدم في العصور القديمة.

• استخدام

• البوابة

•   من أجل توفير المياه من المستوى الأدنى لنهر أو قناة إلى الجزء العلوي ، على سبيل المثال ، إلى قناة أخرى تتدفق من خلالها "بمفرده" ، تم اختراع جهاز تقني بسيط ولكنه فعال للغاية - shaduf. انه يشبه رافعة - رافعة طويلة مع ثقل موازن.

•   حاول اليونانيون تقليل كمية العمل اليدوي باستخدام معدات البناء. في القرن السادس قبل الميلاد ، اخترعوا رافعتين: لرفع الأحمال الصغيرة والأثقل. وفقا للصور التي عثر عليها علماء الآثار بين أنقاض إحدى المدن القديمة ، كان من الممكن تحديد كيفية تصرفه. تم تدوير عجلة رافعة ضخمة بواسطة خمسة أشخاص ، وفي الوقت نفسه ، كان اثنان يقودان الحمولة من الأسفل واثنان من الأعلى.

•   تُستخدم الآليات البسيطة بشكل أساسي من أجل الحصول على مكاسب في القوة ، أي زيادة القوة المؤثرة على الجسم عدة مرات.

• السؤال

• سوف تفعل

•   المسارات التي تعبرها نقاط تطبيق القوات على الذراع تتناسب عكسيا مع القوى.

• h1 / h2 = F2 / F1

•   بناءً على ذراع الرافعة الطويلة ، نفوز بقوة ، لكن في نفس الوقت نفقد نفس المبلغ في الطريق.

•   باستخدام رافعة
•   يمكننا الفوز سواء في القوة,
• إما في المسافة.

•   يقول الأسطورة عن أرخميدس إنه معجب باكتشاف حكم الرافعة ، صاح: "أعطني نقطة ارتكاز وسأقلب الأرض"

• الخامس = 30 000 كم / ثانية
• ر = 10 مليون سنة

• وحدة نقل لا يفوز في العمل

• كم مرة الفوز في القوةعدة مرات خسارة في المسافة

• تنطبق "القاعدة الذهبية" للميكانيكا على جميع الآليات.

• أنواع الآليات

• 1. بمساعدة كتلة منقولة ، تم رفع الحمل إلى ارتفاع 1.5 متر ، إلى متى تم تمديد الطرف الحر للحبل؟
• 1.5 م 0.75 م 3 م
• 2. بمساعدة كتلة منقولة ، تم رفع الحمل إلى ارتفاع 7 أمتار ، فما العمل الذي قام به العامل عند رفع الحمل ، إذا طبق قوة 160 نيوتن في نهاية الحبل؟ ما العمل الذي سيفعله إذا رفع هذا الحمل إلى ارتفاع 5 أمتار؟

• هذا صحيح!

• خطأ !!!