Wir sehen, dass Sie mit Hilfe einfacher Mechanismen an Macht gewinnen können. Gewinnen einfache Mechanismen die Arbeit?

Berechnen Sie die Arbeit der Kraft F beim Heben einer Last mit einer schiefen Ebene (siehe Abb. 1):

   \\ (~ A_F \u003d Fl. \\)

Ersetze die gefundenen Werte der Kraft \\ (~ F \u003d mg \\ frac hl \\) und erhalte

   \\ (~ A_F \u003d mg \\ frac hl l \u003d mgh. \\)

Also der Job A  F ist gleich der Arbeit, die ausgeführt werden muss, um die Last gleichmäßig auf eine Höhe anzuheben hohne eine schiefe Ebene zu verwenden.

Gibt keinen Gewinn in der Arbeit und Hebel. In der Tat, wenn ein ausbalancierter Hebel (Fig. 6) in Bewegung gesetzt wird, dann wirken die Angriffspunkte auf die Kräfte F  1 und F  2 machen gleichzeitig unterschiedliche Bewegungen Δ r  1 und Δ r  2 In diesem Fall betrachten wir den Winkel α   Drehen des Hebels klein) Δ r 1 = l 1 α , Δ r 2 = l 2 α   Daher werden diese Kräfte die Arbeit erledigen. A 1 = F  1 Δ r 1 = F 1 l 1 α   und A 2 = F  2 Δ r 2 = F 2 l 2 α . Als F 1 l 1 = F 2 l  2, dann A 1 = A 2 .

Bei Verwendung eines festen Blocks sehen wir, dass die Kräfte aufgebracht werden F  und mg  Die Wege, die von den Kraftangriffspunkten beim Anheben einer Last zurückgelegt werden, sind ebenfalls die gleichen, und daher ist die Arbeit die gleiche.

Das mittels des mobilen Blocks, um Fracht auf Höhe zu heben hSie benötigen das Ende des Seils, auf das die Kraft ausgeübt wird Fgehe zu 2 h. Deshalb A 1 = mgh  und \\ (~ A_2 \u003d F \\ cdot 2h \u003d \\ frac (mg) (2) 2h \u003d mgh \\).

Wenn also ein Gewinn zweimal in Kraft tritt, verliert die bewegliche Einheit zweimal in Bewegung, weshalb die bewegliche Einheit bei der Arbeit keinen Gewinn erzielt.

Die jahrhundertealte Praxis hat gezeigt, dass keiner der einfachen Mechanismen einen Arbeitsgewinn bringt.

Sogar die alten Gelehrten formulierten eine Regel (die "goldene Regel der Mechanik"), die auf alle Mechanismen angewendet wurde: Wie oft gewinnen wir an Stärke, wie oft verlieren wir an Distanz.

Bei der Betrachtung einfacher Mechanismen berücksichtigen wir weder die Reibung noch das Gewicht der Mechanismen. Unter realen Bedingungen muss dies berücksichtigt werden. Daher erfolgt ein Teil der Arbeit mit Gewalt F  auf die Bewegung einzelner Teile des Mechanismus und gegen die Reibungskraft. Arbeiten Sie am Heben der Ladung A  p (nützliche Arbeit) ist weniger als volle Arbeit A  (gewaltsame Arbeit F).

Die Wirksamkeit des Mechanismus wird durch den Wirkungsgrad (Wirkungsgrad des Mechanismus) charakterisiert:

Effizienz - eine physikalische Größe, die dem Verhältnis von Nutzarbeit entspricht A  p für alle aufgewendeten Arbeiten A:

   \\ (~ \\ eta \u003d \\ frac (A_p) (A) \\ cdot 100%. \\)

Literatur

Aksenovich L. A. Physik in der Sekundarschule: Theorie. Aufgaben. Tests: Lehrbuch. Zulage für obsch. Umwelt, Bildung / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Minsk: Adukatsyya i Vyhvanna, 2004. - C. 75-76.

Die von uns betrachteten einfachen Mechanismen werden in der Arbeit verwendet, wenn es notwendig ist, eine andere Kraft durch die Wirkung einer Kraft auszugleichen.

Die Frage stellt sich natürlich:  Gibt es bei der Arbeit keine einfachen Mechanismen zur Bewertung, die einen Gewinn an Kraft oder auf der Straße bewirken? Die Antwort auf diese Frage kann aus Erfahrung erhalten werden.

Nachdem sie auf dem Hebel zwei Kräfte von F1 und F2 unterschiedlicher Größe ausgeglichen haben (Abb. 170), setzen sie den Hebel in Bewegung. Es zeigt sich, dass der Angriffspunkt einer kleineren Kraft F2 gleichzeitig den größeren Weg s2 zurücklegt und der Angriffspunkt einer größeren Kraft F1 ist kleiner Wegs1. MessenDiese Pfade und Leistungsmodule stellen fest, dass die Längen der Pfade, die von den Kraftangriffspunkten auf den Hebel zurückgelegt werden, umgekehrt proportional zu den Kräften sind:

Wenn wir also auf den langen Arm des Hebels einwirken, gewinnen wir an Kraft, verlieren aber gleichzeitig auch an Länge.

Die Arbeit der Kraft auf dem Weg ist Arbeit. Unsere Experimente zeigen, dass die Arbeit an beiden Enden des Hebels getan, gleich zueinander:

Wenn also der Hebel betätigt wird, wird kein Arbeitsgewinn erzielt.

Mit dem Hebel können wir entweder an Stärke oder an Distanz gewinnen. Wenn wir Kraft auf einen langen Arm ausüben, werden wir an Stärke gewinnen, aber in so viel gleichzeitig verlieren wir in der Ferne. Bei Betätigung des kurzen Hebelarms gewinnen wir in der Ferne, verlieren aber gleichzeitig an Kraft.

Es gibt eine Legende, die Archimedes, erfreut über die Entdeckung der Herrschaft des Hebels, ausrief: "Gib mir einen Drehpunkt und ich werde die Erde erheben!"

Natürlich konnte Archimedes eine solche Aufgabe nicht bewältigen, selbst wenn er einen Drehpunkt und einen Hebel der gewünschten Länge erhielt. Zum Heben Land nur 1 cm lange Hebel Schulter sollte  Es würde einen Bogen von großer Länge beschreiben. Es würde Millionen von Jahren dauern, um das lange Ende des Hebels auf diesem Weg zu bewegen, beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 1 m / s.

Gibt keinen Gewinn in der Arbeit und der Art des Hebels - fester Block, der einfach ist  Stellen Sie sicher, auf Erfahrung. Die Wege, die von den Angriffspunkten der Kräfte P und F zurückgelegt werden, sind die gleichen, die Kräfte sind die gleichen, und daher ist die Arbeit die gleiche.

Es ist möglich, die von der mobilen Einheit geleistete Arbeit zu messen und untereinander zu vergleichen. Das mittels des mobilen Blocks, um Fracht auf der Höhe h zu heben, sie benötigen das Ende des Seils, an dem der Prüfstand befestigt ist,  Wie die Erfahrung zeigt (Abb. 171), fahren Sie mit 2h fort. Wenn Sie also einen 2-fachen Kraftzuwachs erhalten, verlieren Sie 2-fachen in der Art und Weise. Daher gibt die mobile Einheit keinen Arbeitszuwachs.

Die jahrhundertealte Praxis hat gezeigt, dass keiner der Mechanismen einen Arbeitsgewinn bringt. Wenden Sie verschiedene Mechanismen auf an abhängig von den Arbeitsbedingungen  in Kraft oder auf der Durchreise zu gewinnen.

Sogar die alten Wissenschaftler kannten die Regel, die für alle Mechanismen gilt: Wie oft gewinnen wir an Stärke, wie oft verlieren wir an Distanz. Diese Regel nennt man die „goldene Regel“ der Mechanik.

Fragen  1. In welchem \u200b\u200bVerhältnis stehen die auf den Hebel einwirkenden Kräfte zu den Schultern dieser Kräfte? 2. In welchem \u200b\u200bVerhältnis stehen die Wege, die von den Kraftangriffspunkten auf den Hebel zurückgelegt werden, zu diesen Kräften? 3. Ist es möglich mit einem Hebel gewinnen  in Kraft? Was verlierst du dann? 4. Wie oft verlieren sie unterwegs mit einer mobilen Einheit, um Fracht zu heben? 5. Was ist die „goldene Regel“ der Mechanik?

Übungen.

1. Mit Hilfe des beweglichen Blocks wurde die Last auf eine Höhe von 1,5 m angehoben. Wie lang war das freie Ende des Seils verlängert?
2. Mit Hilfe des beweglichen Blocks wurde die Last auf eine Höhe von 7 m angehoben. Welche Arbeit hat der Arbeiter beim Anheben der Last geleistet, wenn er auf das Seilende einwirken lassen  160 N? Welche Arbeit wird der Arbeiter leisten, wenn er diese Last ohne Block auf eine Höhe von 7 m hebt? (Das Gewicht des Blocks und die Reibungskraft werden nicht berücksichtigt.)
3. Wie wende ich einen Block an, um in der Ferne zu gewinnen?
4. Wie können feste und bewegliche Blöcke miteinander kombiniert werden, um einen 4-fachen Festigkeitsgewinn zu erzielen? 6 mal?

Aufgabe

Beweisen Sie, dass das Gesetz der Arbeitsgleichheit (die „goldene Regel“ der Mechanik) auf eine hydraulische Maschine anwendbar ist. Reibung zwischen Kolben und Behälterwand nicht beachten.

Hinweis. Verwenden Sie für den Beweis der Abbildung 132. Wenn ein kleiner Kolben unter der Wirkung einer Kraft F1 auf einen Abstand h1 herunterfällt, ist es verdrängt etwas Flüssigkeit. Bei gleicher Menge erhöht sich das Flüssigkeitsvolumen unter einem großen Kolben, der in diesem Fall auf eine Höhe h2 ansteigt.

§ 62. Arbeitsgleichheit beim Einsatz einfacher Mechanismen. Die goldene Regel der Mechanik - Physik Klasse 7 (Peryshkin)

Kurzbeschreibung:

Wir haben bereits einige einfache Mechanismen besprochen. Einige haben sehr detailliert studiert (Hebel, Block), andere eben erwähnt. Wir müssen bereits verstanden haben, dass alle einfachen Mechanismen einem Menschen das Leben erleichtern. Sie erhöhen entweder die Stärke oder ermöglichen es Ihnen, die Richtung der Kraft zu ändern, wodurch die Handlungen einer Person angenehmer werden.
  Aber wir kennen eine solche physikalische Größe als Arbeit. Es stellt sich natürlich die Frage: Inwiefern profitieren wir von einfachen Mechanismen? Die Antwort ist entmutigend: nein. Keiner der einfachen Gewinnmechanismen in der Arbeit funktioniert nicht.
  Zu diesem Ergebnis kommt Absatz 62 rechnerisch. Zuerst wird es für einen Hebel gemacht. Dann breitet sich die Ausgabe auf den festen und dann auf den beweglichen Block aus.
  Es gelten einfache Mechanismen. Um an Kraft oder Distanz zu gewinnen. Beides ist unmöglich zu gewinnen. Wenn du eins gewinnst, verlierst du das andere. Dies ist die "goldene Regel" der Mechanik. Es war den Menschen schon in der Antike bekannt. Jetzt wirst du ihn auch kennen.

Problemlösung zum Thema: Arbeitsgleichheit beim Einsatz einfacher Mechanismen. "Die goldene Regel der Mechanik"

LEKTIONSZIELE:Aktualisieren Sie das Wissen zum Thema „Einfache Mechanismen“ und lernen Sie die allgemeine Position für alle Arten einfacher Mechanismen, die als „goldene Regel“ der Mechanik bezeichnet wird.

Beweisen Sie, dass die in der Arbeit verwendeten einfachen Mechanismen einen Kraftzuwachs bewirken und es Ihnen andererseits ermöglichen, die Bewegungsrichtung des Körpers unter Krafteinwirkung zu ändern.

Eine intellektuelle Kultur pflegen, um die Schüler zum Verständnis der Grundregel einfacher Mechanismen zu führen: - die Fähigkeit zu bilden, bekannte Daten auf der Grundlage der Auswahl der Hauptsache zusammenzufassen;

Generieren Sie Elemente der kreativen Suche basierend auf der Generalisierungsmethode.

Verlauf der Lektion

1.Organisationsmoment

2. Überprüfen Sie die Hausaufgaben

Frontend-Umfrage:

1. Welche Geräte werden als einfache Mechanismen bezeichnet, wofür sind sie gedacht?

2. Was Sie wissen, geben die einfachsten Mechanismen Beispiele?

3. Was ist ein Hebel? Wofür ist es?

4. Was heißt die Schulter der Macht? Moment der Macht?

5. Formulieren Sie den Gleichgewichtszustand des Hebels?

6. Formulieren Sie die „goldene Regel der Mechanik“

7. Warum ist der Türgriff nicht in der Mitte der Tür und am Rand angebracht?

8. Ist es möglich, die Erde mit einem Hebel zu drehen, der einen Drehpunkt hat? Begründen Sie die Antwort.

3. Aufgaben lösen

Aufgabe:   Die Länge des kleineren Hebelarms beträgt 5 cm, der größere 30 cm. Die Kraft von 12 N wirkt auf den kleineren Arm. Welche Kraft muss auf eine größere Schulter ausgeübt werden, um den Hebel auszugleichen? Finden Sie den Sieg in Kraft?

Gegeben: Si: Lösung:

l 1 \u003d 5 cm 0,05 m 1) Wir schreiben die Gleichgewichtsbedingung des Hebels:

l 2 \u003d 30 cm 0,3 m

F 1 \u003d 12 N Express davon F 2:

F 2 \u003d?

F 1 / F 2 \u003d? 2) Finden Sie den Leistungsgewinn

.

Antwort:   F 2 \u003d 2H, F 1 / F 2 \u003d 6H.

Je nach Modell lösen Sie das Problem:Die Kraft von 300H wirkt auf den kleineren Hebelarm und 20N - auf den größeren Arm. Die Länge der kleineren Schulter beträgt 5 cm. Bestimmen Sie die Länge der größeren Schulter. Mach eine Zeichnung.

Testen Sie sich selbst (Antwort: 0,75 m)

Je nach Modell lösen Sie das Problem:  An den Hebelenden wirken Kräfte 25N und 150N. Der Abstand vom Drehpunkt zu einer größeren Kraft von 3 cm. Bestimmen Sie die Länge des Hebels, wenn er sich unter Einwirkung dieser Kräfte im Gleichgewicht befindet?

Testen Sie sich selbst (Antwort: 0,21 m)

Aufgabe:   Mit Hilfe eines Hebels wurde ein Gewicht von 200 kg angehoben. Wie hoch die Last war, wenn die auf den langen Hebelarm einwirkende Kraft 400 j machte.

Machen wir ein erläuterndes Bild:

l 2

Gegeben: Si: Lösung:

m 1 \u003d 200 kg 1) Schreiben wir die mathematische Regel der Mechanik: А 1 \u003d А 2

A 2 \u003d 400 J 2) Definitionsgemäß arbeiten  - das Produkt der Kraft, die entlang der Bewegung wirkt

h \u003d? Körper, der Weg, den der Körper unter dem Einfluss dieser Kraft nimmt. Dann:

Und 1 \u003d F 1 · h 1

Drücken Sie aus dieser Formel h 1 aus:

3) Um F 1 zu ermitteln, verwenden wir die Formel zum Ermitteln der Schwerkraft der Last:

F 1 \u003d F Stränge \u003d m 1 g \u003d 200 kg · 10 N / kg \u003d 2000 N

4) Mit A 1 \u003d A 2 berechnen wir h 1:

Antwort:   h 1 \u003d 0,2 N.

Je nach Modell lösen Sie das Problem:  Mit Hilfe eines Hebels wurde die 0,84 kN schwere Tür leicht angehoben und mit einer Kraft von 30 N auf einen langen Arm gewirkt. In diesem Fall wurde die mechanische Arbeit 26J erledigt. In welcher Höhe wurde die Tür angehoben und wie weit hat sich das Ende des langen Hebelarms bewegt?

Testen Sie sich selbst (Antwort: bis zu einer Höhe von 3,1 cm; 8,7 cm) (zu Hause)

Hausaufgaben Stellen Sie sich ein Problem zu dem zu untersuchenden Thema vor und lösen Sie es. Pov Par 47

Arbeitsgleichheit beim Einsatz einfacher Mechanismen. Die "goldene Regel" der Mechanik.

• Physiklehrer Puchkova SA
• MBOU Sukhovskaya SOSH

• Geräte, die Kräfte umwandeln, werden Mechanismen genannt.

•   Hebel (Block, Tor),
•   schiefe Ebene (Keil, Schraube).

• Bewerbung

•   Die Regel des Hebels liegt den Handlungen verschiedener Arten von Werkzeugen zugrunde, die im täglichen Leben und in der Technik verwendet werden, wo ein Gewinn an Kraft oder Weg erforderlich ist.

• Ein fester Block ist ein Block, dessen Achse fest ist und beim Heben von Lasten nicht ansteigt und abfällt.

• Ein beweglicher Block ist ein Block, dessen Achse mit der Last steigt und fällt. Er gibt einen Kraftzuwachs von 2 mal.

• Verwenden Sie in der Praxis eine Kombination aus einer beweglichen Einheit mit einer festen. Ein fester Block wird der Einfachheit halber verwendet. Er gewinnt nicht an Stärke, sondern ändert die Richtung der Kraft.

• Aufbau

• Medizin

• Schraube

•   Einfache Mechanismen aus der Antike.

• Verwendung von

• das Tor

•   Um beispielsweise Wasser aus dem unteren Teil eines Flusses oder Kanals in den oberen Teil eines anderen Kanals zu leiten, durch den es "von selbst" weiterfließt, wurde ein einfaches, aber sehr effektives technisches Gerät erfunden - shaduf. Er sieht aus wie ein Kran - ein langer Hebel mit einem Gegengewicht.

•   Die Griechen versuchten, die Handarbeit mit Baumaschinen zu reduzieren. Im 6. Jahrhundert v. Chr. Erfanden sie zwei Kräne: zum Heben kleiner und schwerer Lasten. Nach den Bildern, die Archäologen in den Ruinen einer der antiken Städte gefunden hatten, war es möglich festzustellen, wie er handelte. Das Rad eines riesigen Krans wurde von fünf Personen gedreht, gleichzeitig trieben zwei die Ladung von unten und zwei von oben.

•   Einfache Mechanismen werden hauptsächlich verwendet, um einen Festigkeitsgewinn zu erzielen, d.h. Erhöhen Sie die auf den Körper einwirkende Kraft um ein Vielfaches.

• die frage

• Will machen

•   Die Wege, die von den Angriffspunkten der Kräfte auf den Hebel zurückgelegt werden, sind umgekehrt proportional zu den Kräften.

• h1 / h2 \u003d F2 / F1

•   Wenn wir auf den langen Arm des Hebels einwirken, gewinnen wir an Stärke, verlieren aber gleichzeitig auf dem Weg den gleichen Betrag.

•   Mit dem Hebel
•   wir können gewinnen entweder in Kraft,
• entweder in der Ferne.

•   Die Legende über Archimedes besagt, dass er die Entdeckung der Herrschaft des Hebels bewunderte. Er rief aus: "Gib mir einen Drehpunkt und ich werde die Erde umdrehen."

• V \u003d 30 000 km / s
• t \u003d 10 Millionen Jahre

• Bewegliche Einheit gewinnt nicht in der Arbeit

• Wie oft an Stärke gewinnenso oft in der Ferne verlieren

• Die "goldene Regel" der Mechanik gilt für alle Mechanismen.

• Arten von Mechanismen

• 1. Mit Hilfe eines beweglichen Blocks wurde die Last auf eine Höhe von 1,5 m angehoben. Wie lange war das freie Ende des Seils verlängert?
• 1,5 m 0,75 m 3 m
• 2. Mit Hilfe eines beweglichen Blocks wurde die Last auf eine Höhe von 7 m angehoben. Welche Arbeit leistete der Arbeiter beim Anheben der Last, wenn er eine Kraft von 160 N auf das Seilende ausübte? Was wird er tun, wenn er diese Last auf eine Höhe von 5 m hebt?

• Richtig

• Fehler !!!