Виждаме, че с помощта на прости механизми можете да получите печалба във властта. Простите механизми дават ли печалба в работата?

Изчислете работата, извършена от силата F при повдигане на товар с помощта на наклонена равнина (вижте фигура 1):

   \\ (~ A_F = Fl. \\)

Заменете намерените стойности на силата \\ (~ F = mg \\ frac hl \\) и вземете

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

Така че работата А   F е равно на работата, която трябва да се извърши за равномерно повдигане на товара на височина збез да се използва наклонена равнина.

Не дава печалба в работата и лоста. В действителност, ако се задейства балансиран лост (фиг. 6), то точките на прилагане на сили F   1 и F   2 едновременно правят различни движения Δ r   1 и Δ r   2. В този случай (считаме ъгъла α   завъртане на лоста малък) Δ r 1 = л 1 α , Δ r 2 = л 2 α   Следователно тези сили ще свършат работата. А 1 = F   1 Δ r 1 = F 1 л 1 α   и А 2 = F   2 Δ r 2 = F 2 л 2 α , Така че F 1 л 1 = F 2 л   2, тогава А 1 = А 2 .

Когато използваме фиксиран блок, виждаме, че приложените сили F   и мг   пътеките, изминати от точките на прилагане на сили при повдигане на товар, също са еднакви и следователно работата е същата.

Това с помощта на мобилния блок за повдигане на товари на височина з, имате нужда от края на въжето, към което е приложена силата F, преминете към 2 з, Ето защо, А 1 = mGH   и \\ (~ A_2 = F \\ cdot 2h = \\ frac (mg) (2) 2h = mgh \\).

По този начин, получавайки победа в сила два пъти, губете два пъти при движение, следователно, подвижната единица не дава печалба в работата.

Вековната практика показа, че нито един от простите механизми не дава печалба в работата.

Дори древните учени формулираха правило („златното правило на механиката“), прилагано към всички механизми: колко пъти печелим в сила, колко пъти губим в дистанция.

Когато разглеждаме прости механизми, ние не отчитаме триенето, както и тежестта на самите механизми. В реални условия това трябва да се вземе предвид. Следователно, част от работата се извършва със сила F   върху движението на отделни части на механизма и срещу силата на триене. Работа по повдигане на товари А   p (полезна работа) ще бъде по-малко от пълната работа А   (работа, извършена със сила F).

Ефективността на механизма се характеризира с коефициента на ефективност (ефективност на механизма):

Ефективност - физическо количество, равно на съотношението полезна работа А   p за цялата похарчена работа А:

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

литература

Аксенович Л. А. Физика в средното училище: Теория. Задачи. Тестове: Учебник. надбавка за институции, предоставящи общ. среда, образование / Л. А. Аксенович, Н. Н. Ракина, К. С. Фарино; Ед. К. С. Фарино. - Минск: Adukatsyya i Vyhvanna, 2004. - C. 75–76.

Разгледаните от нас прости механизми се използват в работата, когато е необходимо да се балансира друга сила чрез действието на една сила.

Естествено възниква въпросът:   като спечелите силата или на пътя, не се ли дават в работата прости механизми за оценяване? Отговорът на този въпрос може да се получи от опит.

Балансирайки на лоста две сили от F1 и F2 с някаква различна по величина (Фиг. 170), те задействат лоста в движение. Оказва се, че по едно и също време точката на прилагане на по-малка сила F2 изминава по-големия път s2, а точката на прилагане на по-голяма сила F1 е по-малък начинs1. измерванеТези пътеки и силови модули установяват, че дължините на пътеките, преминавани от точките на прилагане на сили върху лоста, са обратно пропорционални на силите:

По този начин, действайки върху дългата ръка на лоста, ние печелим по сила, но в същото време като много пъти губим в дължината на пътя.

Работата на силата по пътя е работа. Нашите експерименти показват, че работата, извършена в двата края на лоста, равни една на друга:

Така че, когато използвате лоста, не се получава печалба в работата.

Използвайки лоста, можем да спечелим или в сила, или в разстояние. Ако приложим сила към дълга ръка, тогава ще победим в сила, но в толкова много същото време губим в далечината, Действайки на късата ръка на лоста, ние ще спечелим в далечината, но ще загубим в сила същия път.

Има легенда, че Архимед, възхитен от откриването на правилото на лоста, възкликна: „Дайте ми опорна точка и аз ще издигна Земята!“

Разбира се, Архимед не би могъл да се справи с подобна задача, дори ако му се даде опорна точка и лост с желаната дължина. За повдигане Земята е само 1 см дължина на лоста трябва   Той би описал дъга с голяма дължина. Биха били необходими милиони години, за да се движи дългият край на лоста по тази пътека, например със скорост 1 м / сек.

Не дава печалба в работата и вида на лоста - фиксиран блок, който е лесен   уверете се в опита. Пътеките, преминавани от точките на прилагане на силите P и F, са еднакви, силите са еднакви и следователно работата е една и съща.

Възможно е да се измери и сравни помежду си работата, извършена от мобилния блок. Това с помощта на мобилния блок за повдигане на товари на височина h, имате нужда от края на въжето, към което е прикрепен динамометърът,   както показва опитът (фиг. 171), преминете към 2h. По този начин, получавайки печалба в сила 2 пъти, губете 2 пъти по пътя, следователно мобилната единица не дава печалба в работата.

Вековната практика показва, че никой от механизмите не дава печалба в работата. Прилагайте различни механизми към в зависимост от условията на работа   победа в сила или транзит.

Дори древните учени знаеха правилото, приложимо за всички механизми: колко пъти печелим в сила, колко пъти губим в дистанция. Това правило се нарича „златното правило“ на механиката.

Въпроси.   1. Каква е връзката между силите, действащи върху лоста, и раменете на тези сили? 2. Каква е връзката между пътеките, обхванати от точките на прилагане на сили върху лоста, и тези сили? 3. Възможно ли е получете печалба с лост   в сила? Какво тогава губиш? 4. Колко пъти губят по пътя, използвайки мобилна единица за повдигане на товари? 5. Какво е „златното правило“ на механиката?

Упражнения.

1. С помощта на подвижния блок товарът е повдигнат на височина 1,5 м. За колко време е удължен свободният край на въжето?
2. С помощта на подвижния блок натоварването е повдигнато на височина 7 м. Каква работа е извършил работникът при повдигане на товара, ако е приложена сила към края на въжето   160 N? Каква работа ще свърши работникът, ако повдигне това на 7 м височина без блок? (Теглото на блока и силата на триене не се вземат предвид.)
3. Как да приложим блок за победа в дистанцията?
4. Как фиксираните и движещи се блокове могат да се комбинират помежду си, за да се получи 4-кратна печалба в сила? 6 пъти?

Задача.

Докажете, че законът за равенство на работата („златното правило“ на механиката) е приложим за хидравлична машина. Пренебрегвайте триенето между буталата и стените на съда.

Забележка. Използвайте за доказателство на фигура 132. Когато малко бутало под действието на сила F1 се спусне на разстояние h1, измества малко течност, Със същото количество се увеличава обемът на течността под голямо бутало, което в този случай се издига до височина h2.

62. Равенство на работата при използване на прости механизми. Златното правило на механиката - физика 7 клас (Перишкин)

Кратко описание:

Вече разгледахме няколко прости механизма. Някои изучаваха подробно (лост, блок), други току-що споменаха. Сигурно вече сме разбрали, че всички прости механизми улесняват живота на човек. Те или дават печалба в сила, или ви позволяват да промените посоката на силата, като по този начин правите действията на човек по-удобни.
  Но ние знаем такова физическо количество като работа. Естествено възниква въпросът: колко много се възползваме от използването на прости механизми? Отговорът е обезкуражаващ: не. Нито един от простия механизъм за победа в работата не го прави.
  Параграф шестдесет и втори стига до това заключение чрез изчисление. Първо се прави за лост. След това изходът се разпространява към фиксирания блок, след това към подвижния.
  Прилагат се прости механизми. За да получите печалба в сила или в разстояние. Невъзможно е да получите победа и в двете. Ако спечелите едното, губите другото. Това е „златното правило“ на механиката. Това е било известно на хората още в древността. Сега ще го познаете и вие.

Решаване на проблеми по темата: Равенство на работата при използване на прости механизми. "Златното правило на механиката"

ЦЕЛИ НА УРОКАТА:Актуализирайте знанията по темата „Прости механизми“ и научете общото положение за всички разновидности на прости механизми, което се нарича „златно правило“ на механиката.

Докажете, че простите механизми, използвани в работата, дават печалба в сила, а от друга страна, ви позволяват да промените посоката на движение на тялото под действието на сила;

Да се ​​култивира интелектуална култура, водеща учениците към разбиране на основното правило на прости механизми: - да формират способността да обобщават известни данни въз основа на подбора на основното;

Генериране на елементи на творческо търсене въз основа на метода за обобщение.

Ход на урока

1.Организационен момент

2. Проверете домашното

Предни проучвания:

1. Какви устройства се наричат ​​прости механизми, за какво са предназначени?

2. Кои знаете, че най-простите механизми дават примери?

3.Какво е лост? За какво е?

4. Какво се нарича рамото на силата? Момент на сила?

5. Формулирайте състоянието на равновесие на лоста?

6. Формулирайте „златното правило на механиката“

7. Защо дръжката на вратата е прикрепена не към средата на вратата, а в нейния ръб.

8. Възможно ли е да завъртите Земята с лост с опорна точка? Обосновете отговора.

3. Решаване на задачи

Цел:   Дължината на по-малкия лост на рамото е 5 см, по-голямата - 30 см. Силата от 12N действа върху по-малката рама. Каква сила трябва да се приложи към по-голямо рамо, за да се балансира лоста? Намерете печалбата в сила?

дадено: Би Би Си: решение:

l 1 = 5 cm 0,05 m 1) Пишем равновесното състояние на лоста:

l 2 = 30 см 0,3 m

F 1 = 12 N Израз от него F 2:

F 2 =?

F 1 / F 2 =? 2) Намерете печалбата във властта, т.е.

.

отговори на:   F2 = 2H, F1 / F2 = 6H.

Според модела решаване на проблема:Силата 300H действа върху по-малкия лост на рамото, а 20N - на по-големия рамен. Дължината на по-малкото рамо е 5 см. Определете дължината на по-голямото рамо. Направете рисунка.

Тествайте себе си (Отговор: 0,75 м)

Според модела решаване на проблема:   В краищата на лоста действат сили 25N и 150N. Разстоянието от опорната точка до по-голяма сила от 3 см. Определете дължината на лоста, ако под действието на тези сили е в равновесие?

Тествайте себе си (Отговор: 0,21м)

Цел:   С помощта на лост се повдигна тегло от 200 кг. Колко високо беше натоварването, ако силата, действаща върху дългото рамо на лоста, направи 400 j.

Нека направим обяснителна картина:

l 2

дадено: Би Би Си: решение:

m 1 = 200 kg 1) Да напишем математическото правило на механиката: А 1 = А 2

A 2 = 400 J 2) По дефиниция, работа   - произведението на силата, действаща по протежение на движението

h =? тяло, пътят, който тялото предприема под въздействието на тази сила. След това:

И 1 = F 1 · h 1

Изразете от тази формула h 1:

3) За да намерим F 1, използваме формулата за намиране на силата на тежестта на товара:

F 1 = F нишки = m 1 g = 200 kg · 10N / kg = 2000N

4) Като се има предвид, че A 1 = A 2, изчисляваме h 1:

отговори на:   h 1 = 0,2 N.

Според модела решаване на проблема:   С помощта на лост вратата с тегло 0,84 kN се повдига леко, като действа върху дълга ръка със сила 30N. В този случай беше извършена механична работа 26J. На каква височина беше вдигната вратата и колко голямо е разстоянието, което се премества краят на дългата ръка на лоста?

Изпробвайте себе си (Отговор: до височина от 3,1 см; 8,7 см) (у дома)

Домашна работа Помислете за проблем по темата, която се изучава, и я разрешете. Pov par 47

Равенство на работата при използване на прости механизми. „Златното правило” на механиката.

• Учителят по физика Пучкова С.А.
• MBOU Sukhovskaya SOSH

• Устройствата, които трансформират сили, се наричат ​​механизми.

•   лост (блок, порта),
•   наклонена равнина (клин, винт).

• приложение

•   Правилото на лоста е в основата на действията на различни видове инструменти, използвани в ежедневието и технологиите, където се изисква печалба в сила или път.

• Фиксиран блок е блок, чиято ос е фиксирана и не се издига и пада при повдигане на товари.

• Подвижен блок е блок, чиято ос се издига и пада с товара. Той дава печалба на мощност 2 пъти.

• На практика използвайте комбинация от подвижен блок с фиксиран. За удобство се използва фиксиран блок. Той не печели по сила, но променя посоката на силата.

• строителство

• медицина

• винт

•   Прости механизми, използвани в древността.

• Използване на

• портата

•   За да се достави вода от долното ниво на река или канал до горното, например, до друг канал, през който ще тече по-нататък „сам по себе си“, е изобретено просто, но много ефективно техническо устройство - шадуф. Той прилича на кран - дълъг лост с противотежест.

•   Гърците се опитаха да намалят количеството на ръчния труд, използвайки строителна техника. През 6 век пр. Н. Е. Изобретили два крана: за повдигане на малки и по-тежки товари. Според изображенията, открити от археолозите сред руините на един от древните градове, било възможно да се установи как е действал. Колелото на огромен кран се завърташе от петима души, в същото време двама управляваха товара отдолу, а двама отгоре.

•   Прости механизми се използват главно с цел получаване на печалба в сила, т.е. увеличете силата, действаща върху тялото, няколко пъти.

• въпросът

• Ще го направя

•   Пътеките, преминавани от точките на прилагане на сили върху лоста, са обратно пропорционални на силите.

• h1 / h2 = F2 / F1

•   Действайки на дългата ръка на лоста, ние печелим по сила, но в същото време губим същото количество по пътя.

•   Използване на лоста
•   можем да спечелим или в сила,
• или в далечината.

•   Легендата за Архимед казва, че се възхищава на откриването на правилото на лоста, той възкликва: „Дайте ми опорна точка и аз ще обърна Земята“

• V = 30 000 км / с
• t = 10 милиона години

• Подвижната единица не печели в работата

• Колко пъти победа в силатолкова пъти загуба в дистанция

• „Златното правило“ на механиката важи за всички механизми.

• Видове механизми

• 1. С помощта на подвижен блок товарът е повдигнат на височина 1,5 м. За колко време е удължен свободният край на въжето?
• 1,5 m 0,75 m 3 m
• 2. С помощта на подвижен блок товарът е повдигнат на височина 7 м. Каква работа е извършил работникът при повдигане на товара, ако е приложил сила от 160 N към края на въжето? Каква работа ще свърши той, ако повдигне този товар на височина 5 м?

• Точно така!

• Грешка !!!