Vemos que con la ayuda de mecanismos simples puede obtener una ganancia de poder. ¿Los mecanismos simples dan una victoria en el trabajo?

Calcule el trabajo realizado por la fuerza F al levantar una carga usando un plano inclinado (ver Fig. 1):

   \\ (~ A_F \u003d Fl. \\)

Sustituya los valores encontrados de la fuerza \\ (~ F \u003d mg \\ frac hl \\) y obtenga

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

Entonces el trabajo Un  F es igual al trabajo que debe hacerse para levantar la carga de manera uniforme a una altura hsin usar un plano inclinado.

No da una victoria en el trabajo y la palanca. De hecho, si una palanca equilibrada (Fig. 6) se pone en movimiento, entonces los puntos de aplicación de fuerzas F  1 y F  2 al mismo tiempo hacen diferentes movimientos Δ r  1 y Δ r  2 En este caso (consideramos el ángulo α   girando la palanca pequeña) Δ r 1 = l 1 α , Δ r 2 = l 2 α   Por lo tanto, estas fuerzas harán el trabajo. Un 1 = F  1 Δ r 1 = F 1 l 1 α   y Un 2 = F  2 Δ r 2 = F 2 l 2 α . Así como F 1 l 1 = F 2 l  2, entonces Un 1 = Un 2 .

Cuando se usa un bloque fijo, vemos que las fuerzas aplicadas F  y mg  Los caminos recorridos por los puntos de aplicación de fuerzas al levantar una carga también son los mismos y, por lo tanto, el trabajo es el mismo.

Que por medio del bloque móvil para levantar la carga en altura h, necesita el extremo de la cuerda a la que se aplica la fuerza Fpasar a 2 h. Por lo tanto Un 1 = mgh  y \\ (~ A_2 \u003d F \\ cdot 2h \u003d \\ frac (mg) (2) 2h \u003d mgh \\).

Por lo tanto, obtener una victoria en fuerza dos veces, perder dos veces en movimiento, por lo tanto, la unidad móvil no otorga una victoria en el trabajo.

La práctica centenaria ha demostrado que ninguno de los mecanismos simples proporciona una ganancia en el trabajo.

Incluso los antiguos eruditos formularon una regla (la "regla de oro de la mecánica") aplicada a todos los mecanismos: cuántas veces ganamos en fuerza, cuántas veces perdemos en distancia.

Cuando consideramos mecanismos simples, no tenemos en cuenta la fricción, así como el peso de los mecanismos mismos. En condiciones reales, esto debe tenerse en cuenta. Por lo tanto, parte del trabajo se realiza por la fuerza. F  sobre el movimiento de partes individuales del mecanismo y contra la fuerza de fricción. Trabajar en levantar carga Un  p (trabajo útil) será menos que el trabajo completo Un  (trabajo realizado por la fuerza F).

La efectividad del mecanismo se caracteriza por el coeficiente de eficiencia (eficiencia del mecanismo):

Eficiencia: una cantidad física igual a la proporción de trabajo útil Un  p para todo el trabajo gastado Un:

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

Literatura

Aksenovich L. A. Física en la escuela secundaria: teoría. Tareas Pruebas: libro de texto. subsidio para instituciones que ofrecen obsch. ambientes, educación / L.A.Aksenovich, N.N.Rakina, K.S. Farino; Ed. K.S. Farino. - Minsk: Adukatsyya i Vyhvanna, 2004. - C. 75-76.

Los mecanismos simples considerados por nosotros se utilizan en el trabajo cuando es necesario equilibrar otra fuerza mediante la acción de una fuerza.

La pregunta surge naturalmente:  dando una ganancia en el poder o en el camino, ¿los mecanismos simples de puntuación no dan en el trabajo? La respuesta a esta pregunta se puede obtener de la experiencia.

Después de equilibrar en la palanca dos fuerzas de F1 y F2 de algún tipo diferente en magnitud (Fig. 170), pusieron la palanca en movimiento. Resulta que al mismo tiempo y al mismo tiempo, el punto de aplicación de una fuerza menor F2 recorre el camino más grande s2, y el punto de aplicación de una fuerza mayor F1 es forma más pequeñas1. MediciónEstas rutas y módulos de potencia encuentran que las longitudes de las rutas atravesadas por los puntos de aplicación de fuerzas en la palanca son inversamente proporcionales a las fuerzas:

Por lo tanto, actuando sobre el brazo largo de la palanca, ganamos en fuerza, pero al mismo tiempo que muchas veces, perdemos en la longitud del camino.

El trabajo de fuerza en el camino es el trabajo. Nuestros experimentos muestran que el trabajo realizado en ambos extremos de la palanca, iguales entre sí:

Entonces, cuando se usa la palanca, no se obtiene ganancia en el trabajo.

Usando la palanca, podemos ganar en fuerza o en distancia. Si aplicamos fuerza a un brazo largo, entonces ganaremos en fuerza, pero en tanto mismo tiempo perdemos en la distancia. Actuando sobre el brazo de palanca corta, ganaremos en la distancia, pero perderemos en fuerza al mismo tiempo.

Hay una leyenda que Arquímedes, encantado con el descubrimiento de la regla de la palanca, exclamó: "¡Dame un punto de apoyo y levantaré la Tierra!"

Por supuesto, Arquímedes no podría hacer frente a tal tarea, incluso si se le dio un punto de apoyo y una palanca de la longitud deseada. Para levantar Aterrice solo 1 cm de hombro de palanca largo  Describiría un arco de gran longitud. Llevaría millones de años mover el extremo largo de la palanca a lo largo de este camino, por ejemplo a una velocidad de 1 m / s.

No da una victoria en el trabajo y el tipo de palanca - bloque fijo que es fácil  Asegúrate de la experiencia. Los caminos recorridos por los puntos de aplicación de las fuerzas P y F son los mismos, las fuerzas son las mismas y, por lo tanto, el trabajo es el mismo.

Es posible medir y comparar entre ellos el trabajo realizado por la unidad móvil. Que por medio del bloque móvil para levantar la carga en la altura h, necesita el extremo de la cuerda a la que está conectado el dinamómetro,  Como muestra la experiencia (Fig. 171), pasar a 2h. Por lo tanto, al recibir una ganancia en fuerza de 2 veces, pierde 2 veces en el camino, por lo tanto, la unidad móvil no da una ganancia en el trabajo.

La práctica centenaria ha demostrado que ninguno de los mecanismos da una ganancia en el trabajo. Aplicar diferentes mecanismos para dependiendo de las condiciones de trabajo  ganar en vigencia o en tránsito.

Incluso los antiguos científicos conocían la regla aplicable a todos los mecanismos: cuántas veces ganamos en fuerza, cuántas veces perdemos en distancia. Esta regla se llama la "regla de oro" de la mecánica.

Preguntas  1. ¿Cuál es la relación entre las fuerzas que actúan sobre la palanca y los hombros de estas fuerzas? 2. ¿Cuál es la relación entre los caminos cubiertos por los puntos de aplicación de fuerzas en la palanca y estas fuerzas? 3. ¿Es posible obtener una victoria con una palanca  en vigencia? ¿Qué pierde entonces? 4. ¿Cuántas veces pierden en el camino, usando una unidad móvil para levantar carga? 5. ¿Cuál es la "regla de oro" de la mecánica?

Ejercicios

1. Con la ayuda del bloque móvil, la carga se elevó a una altura de 1.5 m. ¿Cuánto tiempo se extendió el extremo libre de la cuerda?
2. Con la ayuda del bloque móvil, la carga se elevó a una altura de 7 m. ¿Qué trabajo hizo el trabajador al levantar la carga, si él aplica fuerza al final de la cuerda  160 N? ¿Qué trabajo hará el trabajador si levanta esta carga a una altura de 7 m sin un bloque? (El peso del bloque y la fuerza de fricción no se tienen en cuenta).
3. ¿Cómo aplicar un bloque para ganar en la distancia?
4. ¿Cómo se pueden combinar bloques fijos y móviles entre sí para obtener una ganancia de fuerza 4 veces mayor? 6 veces?

Tarea

Demuestre que la ley de igualdad de trabajo (la "regla de oro" de la mecánica) es aplicable a una máquina hidráulica. No tenga en cuenta la fricción entre los pistones y las paredes de los vasos.

Nota. Úselo como prueba de la figura 132. Cuando un pequeño pistón bajo la acción de una fuerza F1 cae a una distancia h1, desplaza un poco de líquido. En la misma cantidad aumenta el volumen de fluido debajo de un pistón grande, que en este caso se eleva a una altura h2.

§ 62. Igualdad de trabajo cuando se utilizan mecanismos simples La regla de oro de la mecánica - Física Grado 7 (Peryshkin)

Breve descripción:

Ya hemos revisado algunos mecanismos simples. Algunos estudiaron con gran detalle (palanca, bloque), otros solo mencionaron. Ya debemos haber entendido que todos los mecanismos simples facilitan la vida de una persona. O dan una ganancia de fuerza o te permiten cambiar la dirección de la fuerza, haciendo que las acciones de una persona sean más convenientes.
  Pero conocemos una cantidad tan física como el trabajo. La pregunta surge naturalmente: ¿cuánto nos beneficia usar mecanismos simples? La respuesta es desalentadora: no. Ninguno de los mecanismos simples de ganar en el trabajo no lo hace.
  El párrafo sesenta y dos llega a esta conclusión por cálculo. Primero se hace por una palanca. Luego, la salida se extiende al bloque fijo, luego al bloque móvil.
  Se aplican mecanismos simples. Para obtener una ganancia en fuerza o en distancia. Es imposible obtener una victoria en ambos. Al ganar uno, pierdes al otro. Esta es la "regla de oro" de la mecánica. Era conocido por las personas incluso en la antigüedad. Ahora también lo conocerás.

Resolución de problemas sobre el tema: igualdad de trabajo cuando se utilizan mecanismos simples. "La regla de oro de la mecánica"

OBJETIVOS DE LA LECCIÓN:Actualice el conocimiento sobre el tema de "Mecanismos simples" y aprenda la posición general para todas las variedades de mecanismos simples, lo que se llama la "regla de oro" de la mecánica.

Demuestre que los mecanismos simples utilizados en el trabajo, le dan una ganancia de fuerza y, por otro lado, le permiten cambiar la dirección del movimiento del cuerpo bajo la acción de la fuerza;

Cultivar una cultura intelectual para guiar a los estudiantes a comprender la regla básica de los mecanismos simples: - formar la capacidad de resumir datos conocidos basados \u200b\u200ben la selección de lo principal;

Generar elementos de búsqueda creativa basados \u200b\u200ben el método de generalización.

Curso de la leccion

1.Momento de organización

2. Verifique la tarea

Encuesta frontal:

1. ¿Qué dispositivos se llaman mecanismos simples, para qué sirven?

2. ¿Qué sabes que los mecanismos más simples dan ejemplos?

3. ¿Qué es una palanca? Para que sirve

4. ¿Qué se llama el hombro del poder? Momento de poder?

5. ¿Formular la condición de equilibrio de la palanca?

6. Formule la "regla de oro de la mecánica"

7. ¿Por qué la manija de la puerta está unida no a la mitad de la puerta y en su borde?

8. ¿Es posible girar la Tierra con una palanca y tener un punto de apoyo? Justifica la respuesta.

3. Resolviendo tareas

Tarea   La longitud del brazo de palanca más pequeño es de 5 cm, el más grande es de 30 cm. La fuerza de 12N actúa sobre el brazo más pequeño. ¿Qué fuerza se debe aplicar a un hombro más grande para equilibrar la palanca? Encuentra la victoria en vigor?

Dado: Si: Solución:

l 1 \u003d 5 cm 0.05 m 1) Escribimos la condición de equilibrio de la palanca:

l 2 \u003d 30 cm 0.3m

F 1 \u003d 12 N Expresar desde F 2:

F 2 \u003d?

F 1 / F 2 \u003d? 2) Encuentra la ganancia de poder, es decir

.

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

Según el modelo resuelve el problema:La fuerza 300H actúa sobre el brazo de palanca más pequeño, y 20N - sobre el brazo más grande. La longitud del hombro más pequeño es de 5 cm. Determine la longitud del hombro más grande. Haz un dibujo

Compruebe usted mismo (Respuesta: 0.75m)

Según el modelo resuelve el problema:  En los extremos de la palanca actúan las fuerzas 25N y 150N. La distancia del punto de apoyo a una fuerza mayor de 3 cm. Determine la longitud de la palanca, si bajo la acción de estas fuerzas está en equilibrio?

Ponte a prueba (Respuesta: 0.21m)

Tarea   Con la ayuda de una palanca, se levantó un peso de 200 kg. Qué tan alta era la carga, si la fuerza que actuaba sobre el brazo largo de la palanca hacía 400 j.

Hagamos una imagen explicativa:

l 2

Dado: Si: Solución:

m 1 \u003d 200 kg 1) Escribamos la regla matemática de la mecánica: А 1 \u003d А 2

A 2 \u003d 400 J 2) Por definición, trabajar  - el producto de la fuerza que actúa a lo largo del movimiento

h \u003d? cuerpo, el camino que el cuerpo toma bajo la influencia de esta fuerza. Entonces:

Y 1 \u003d F 1 · h 1

Expresar a partir de esta fórmula h 1:

3) Para encontrar F 1, utilizamos la fórmula para encontrar la fuerza de gravedad de la carga:

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

4) Dado que A 1 \u003d A 2, calculamos h 1:

Respuesta:   h 1 \u003d 0,2 N.

Según el modelo resuelve el problema:  Con la ayuda de una palanca, la puerta que pesaba 0,84 kN se levantó ligeramente, actuando sobre un brazo largo con una fuerza de 30N. En este caso, el trabajo mecánico se realizó 26J. ¿A qué altura se levantó la puerta, y qué tan grande es la distancia que se movió el extremo del brazo largo de la palanca?

Ponte a prueba (Respuesta: a una altura de 3,1 cm; 8,7 cm) (en casa)

Tarea Piense en un problema sobre el tema que se está estudiando y resuélvalo. Punto de vista par 47

Igualdad de trabajo cuando se utilizan mecanismos simples. La "regla de oro" de la mecánica.

• Profesor de física Puchkova SA
• MBOU Sukhovskaya SOSH

• Los dispositivos que transforman fuerzas se llaman mecanismos.

•   palanca (bloque, puerta),
•   plano inclinado (cuña, tornillo).

• Solicitud

•   La regla de la palanca subyace en las acciones de varios tipos de herramientas utilizadas en la vida cotidiana y la tecnología donde se requiere una ganancia en fuerza o camino.

• Un bloque fijo es un bloque cuyo eje es fijo y no sube ni baja al levantar cargas.

• Un bloque móvil es un bloque cuyo eje sube y baja con la carga. Da una ganancia de poder de 2 veces.

• En la práctica, use una combinación de una unidad móvil con una fija. El bloque fijo se usa por conveniencia. No gana en fuerza, pero cambia la dirección de la fuerza.

• Construcción

• Medicina

• Tornillo

•   Mecanismos simples utilizados en la antigüedad.

• Uso de

• la puerta

•   Con el fin de suministrar agua desde el nivel inferior de un río o canal al superior, por ejemplo, a otro canal a través del cual fluirá más "por sí mismo", se inventó un dispositivo técnico simple pero muy eficaz: el shaduf. Parece una grúa: una palanca larga con contrapeso.

•   Los griegos intentaron reducir la cantidad de trabajo manual utilizando equipos de construcción. En el siglo VI aC, inventaron dos grúas: para levantar cargas pequeñas y más pesadas. Según las imágenes encontradas por los arqueólogos entre las ruinas de una de las ciudades antiguas, fue posible establecer cómo actuó. La rueda de una grúa enorme fue rotada por cinco personas, al mismo tiempo, dos conducían la carga desde abajo y dos desde arriba.

•   Los mecanismos simples se utilizan principalmente para obtener una ganancia de fuerza, es decir Aumentar la fuerza que actúa sobre el cuerpo varias veces.

• la pregunta

• Lo haré

•   Los caminos recorridos por los puntos de aplicación de fuerzas en la palanca son inversamente proporcionales a las fuerzas.

• h1 / h2 \u003d F2 / F1

•   Al actuar sobre el brazo largo de la palanca, ganamos fuerza, pero al mismo tiempo perdemos la misma cantidad en el camino.

•   Usando la palanca
•   podemos ganar ya sea en vigor,
• ya sea en la distancia.

•   La leyenda sobre Arquímedes dice que admiraba el descubrimiento de la regla de la palanca, exclamó: "Dame un punto de apoyo y daré la vuelta a la Tierra"

• V \u003d 30 000 km / s
• t \u003d 10 millones de años

• La unidad móvil no gana en el trabajo.

• Cuantas veces ganando en fuerzatantas veces perdiendo en la distancia

• La "regla de oro" de la mecánica se aplica a todos los mecanismos.

• Tipos de mecanismos.

• 1. Con la ayuda de un bloque móvil, la carga se elevó a una altura de 1.5 m. ¿Durante cuánto tiempo se extendió el extremo libre de la cuerda?
• 1,5 m 0,75 m 3 m
• 2. Con la ayuda de un bloque móvil, la carga se levantó a una altura de 7 m. ¿Qué trabajo realizó el trabajador al levantar la carga, si aplicaba una fuerza de 160 N al extremo de la cuerda? ¿Qué trabajo hará si levanta esta carga a una altura de 5 m?

• Derecho

• Error !!!