Plokid liigitatakse lihtsateks mehhanismideks. Lisaks plokkidele sisaldab nende jõu muundamiseks mõeldud seadmete rühm hooba ja kaldtasapinda.

MÄÄRATLUS

Blokeeri - tahke, millel on võimalus pöörata ümber fikseeritud telje.

Plokid on valmistatud ketaste kujul (rattad, madalad silindrid jne), millel on soon, mille kaudu juhitakse köis (kere, köis, kett).

Fikseeritud teljega plokki nimetatakse statsionaarseks (joonis 1). See ei liigu koorma tõstmisel. Fikseeritud plokki võib käsitleda kui hooba, millel on võrdsed käed.

Ploki tasakaalu tingimus on sellele rakendatavate jõudude momentide tasakaalu tingimus:

Joonisel 1 kujutatud plokk on tasakaalus, kui keermete tõmbejõud on võrdsed:

kuna nende jõudude õlad on samad (OA=OB). Statsionaarne plokk ei anna jõu võimendust, kuid see võimaldab teil muuta jõu suunda. Ülevalt tuleva köiega tõmbamine on sageli mugavam kui alt tuleva köiega.

Kui üle fikseeritud ploki visatud trossi ühte otsa seotud koorma mass on võrdne m-ga, siis selle tõstmiseks tuleb köie teisele otsale rakendada jõudu F, mis on võrdne:

eeldusel, et me ei võta arvesse ploki hõõrdejõudu. Kui on vaja arvestada plokis hõõrdumist, sisestage takistustegur (k), seejärel:

Sujuv fikseeritud tugi võib olla ploki asendus. Sellise toe peale visatakse köis (köis), mis libiseb mööda tuge, kuid samal ajal suureneb hõõrdejõud.

Statsionaarne plokk ei anna töös mingit kasu. Jõudude rakenduspunktide läbitavad teed on samad, võrdsed jõuga, seega võrdsed tööga.

Tugevuse saamiseks fikseeritud klotside abil kasutatakse klotside kombinatsiooni, näiteks topeltplokki. Plokid peavad olema erineva läbimõõduga. Need on üksteisega liikumatult ühendatud ja kinnitatud ühele teljele. Iga ploki külge on kinnitatud köis, et see saaks libisemata ploki ümber või maha keerata. Jõude õlad on sel juhul ebavõrdsed. Topeltrihmaratas toimib erineva pikkusega õlgadega hoovana. Joonisel 2 on kujutatud topeltploki skeem.

Joonisel 2 kujutatud kangi tasakaalutingimus on valem:

Topeltplokk võib jõudu teisendada. Rakendades väiksemat jõudu ümber suure raadiusega ploki keeratud köiele, saadakse jõud, mis mõjub ümber väiksema raadiusega ploki keeratud köie küljele.

Liikuv plokk on plokk, mille telg liigub koos koormaga. Joonisel fig. 2, võib liigutatavat plokki pidada erineva suurusega hoobadega hoovaks. Sel juhul on punkt O kangi tugipunkt. OA - jõu käsi; OB - jõu käsi. Vaatame joonist fig. 3. Jõuõlg on kaks korda suurem kui jõuõlg, seetõttu on tasakaalu saavutamiseks vajalik, et jõu F suurus oleks pool jõu P suurusest:

Võime järeldada, et liikuva ploki abil saame kahekordse jõudu juurde. Kirjutame liikuva ploki tasakaaluseisundi ilma hõõrdejõudu arvesse võtmata järgmiselt:

Kui proovime arvestada ploki hõõrdejõudu, siis sisestame ploki takistuse koefitsiendi (k) ja saame:

Mõnikord kasutatakse liikuva ja fikseeritud ploki kombinatsiooni. Selles kombinatsioonis kasutatakse mugavuse huvides fikseeritud plokki. See ei anna jõudu juurde, kuid võimaldab muuta jõu suunda. Rakendatava jõu suuruse muutmiseks kasutatakse liikuvat plokki. Kui plokki ümbritseva köie otsad moodustavad horisondiga võrdsed nurgad, siis on koormusele mõjuva jõu ja keha massi suhe võrdne ploki raadiuse ja kaare kõõlu suhtega. köis ümbritseb. Kui trossid on paralleelsed, on koorma tõstmiseks vajalik jõud kaks korda väiksem kui tõstetava koorma kaal.

Mehaanika kuldreegel

Lihtsad mehhanismid ei anna teile tööl võitu. Nii palju kui me jõudu juurde võtame, sama palju kaotame ka distantsil. Kuna töö on võrdne jõu ja nihke skalaarkorrutisega, ei muutu see liigutatavate (nagu ka statsionaarsete) plokkide kasutamisel.

Valemi kujul saab "kuldse reegli" kirjutada järgmiselt:

kus on jõu rakenduspunkti läbitav tee - tee punktide kaupa läbitav jõu rakendamine.

Kuldne reegel on energia jäävuse seaduse lihtsaim sõnastus. See reegel kehtib mehhanismide ühtlase või peaaegu ühtlase liikumise korral. Trosside otste translatsioonikaugused on seotud plokkide raadiustega ( ja ) järgmiselt:

Saame, et topeltploki “kuldreegli” täitmiseks on vaja, et:

Kui jõud on tasakaalus, siis on plokk puhkeasendis või liigub ühtlaselt.

Näited probleemide lahendamisest

NÄIDE 1

NÄIDE 2

Bibliograafiline kirjeldus: Shumeiko A.V., Vetashenko O.G. Kaasaegne vaade lihtsale "ploki" mehhanismile, mida uuritakse 7. klassi füüsikaõpikutes // Noor teadlane. 2016. nr 2. Lk 106-113..07.2019).

Füüsikaõpikud 7. klassile lihtsa plokkmehhanismi õppimisel tõlgendavad võitu erinevalt jõud koorma tõstmisel kasutades seda mehhanismi, näiteks: in Perõškini õpik A. B. võidud sisse tugevus saavutatakse kasutades ploki ratast, millele mõjuvad kangi jõud, ja Gendensteini õpikus L. E. sama võidud saadakse kasutades kaablit, mis on allutatud kaabli pingutusjõule. Erinevad õpikud, erinevad ained ja erinevad jõud - võitude saamiseks jõudu koorma tõstmisel. Seetõttu on selle artikli eesmärk otsida objekte ja tugevus, koos mille kaudu võidud saadakse jõuga koorma tõstmisel lihtsa plokkmehhanismiga.

Võtmesõnad:

Kõigepealt vaatame ja võrdleme, kuidas saadakse tugevuse juurdekasvu lihtsa plokkmehhanismiga koorma tõstmisel, 7. klassi füüsikaõpikutes Selleks paigutame tabelisse väljavõtted samade mõistetega õpikutekstidest selguse huvides.

Teeme kokkuvõtte õpikute tekstide ja piltide ülevaatest ja võrdlusest:

A. V. Perõškini õpikus tugevuse suurenemise tõendamine toimub ploki rattal ja mõjuvaks jõuks on kangi jõud; Koorma tõstmisel ei anna statsionaarne plokk tugevuse juurdekasvu, kuid liigutatav plokk annab 2-kordse jõu juurdekasvu. Ei räägita kaablist, mille küljes koorem ripub fikseeritud ploki küljes ja teisaldatavast plokist koos koormaga.

Teisest küljest on Gendenstein L.E õpikus jõuvõimenduse tõendamine kaablil, mille küljes ripub koorem või teisaldatav plokk koos koormaga ja mõjuvaks jõuks on kaabli pingutusjõud; koorma tõstmisel võib statsionaarne plokk anda 2-kordse tugevuse kasvu, kuid plokiratta kangi tekstis pole juttu.

Jõuvõimendust kirjeldava kirjanduse otsimine ploki ja kaabli abil viis akadeemik G. S. Landsbergi toimetatud “Füüsika algõpiku” §84-ni. Lihtmasinatel lk 168–175 on antud kirjeldused: "lihtplokk, topeltplokk, värav, rihmaratas ja diferentsiaalplokk." Tõepoolest, oma konstruktsiooni järgi annab "topeltplokk koormuse tõstmisel tugevuse suurenemise, mis on tingitud plokkide raadiuste pikkuse erinevusest", mille abil koorem tõstetakse, ja "rihmarattaplokk annab tugevuse suurenemine koorma tõstmisel trossi tõttu, mille mitmel osal koorem ripub. Seega oli võimalik välja selgitada, miks plokk ja tross (köis) annavad koormuse tõstmisel tugevuse juurde, kuid ei õnnestunud välja selgitada, kuidas plokk ja tross omavahel interakteeruvad ja koorma raskust üle kannavad. koormake üksteisele, kuna koormuse saab riputada kaablile ja kaabel visatakse üle ploki või koorem võib ploki küljes rippuda ja plokk ripub kaabli küljes. Selgus, et kaabli tõmbejõud on konstantne ja toimib kogu kaabli pikkuses, mistõttu koormuse raskuse ülekandmine kaabli poolt plokile toimub igas kaabli ja ploki kokkupuutepunktis. , samuti plokile riputatud koormuse raskuse ülekandmine kaablile. Ploki ja kaabli vastastikuse mõju selgitamiseks viime läbi katseid, et saada koorma tõstmisel liikuva plokiga jõudu, kasutades kooli füüsikaklassi varustust: dünamomeetrid, laboriplokid ja raskuste komplekt 1N-s. (102 g). Alustame katseid liikuva plokiga, sest meil on kolm erinevad versioonid võimsuse suurendamine selle plokiga. Esimene versioon on “Joon.180. Liikuv plokk kui kang ebavõrdsete kätega" - õpik A. V. Peryshkin, teine ​​"Joon. 24.5... kaks võrdset tõmbejõudu F" - vastavalt õpikule L. E. Gendenstein ja lõpuks kolmas "Jn 145 Tõmbeplokk" . Koorma tõstmine rihmaratta liigutatava klambriga ühe köie mitmel osal - G. S. Landsbergi õpiku järgi.

Kogemus nr 1. "Joonis 183"

Katse nr ebavõrdsete õlgadega hoob OAB, nagu joonisel 180, ja alustage koorma tõstmist asendist 1 asendisse 2. Samal hetkel hakkab plokk pöörlema ​​ümber oma telje punktis A ja punktis B. , kangi ots, mille taga toimub tõstmine, väljub poolringist, mida mööda tross liigub altpoolt ümber liikuva ploki. Punkt O - kangi tugipunkt, mis peaks olema paigal, läheb alla, vt "Joonis 183" - asend 2, st ebavõrdsete õlgadega kang OAB muutub nagu võrdsete õlgadega kang (punktid O ja B läbivad sama. teed).

Tuginedes katses nr 1 saadud andmetele OAB kangi asendi muutumise kohta liikuval plokil koorma tõstmisel asendist 1 asendisse 2, võime järeldada, et liikuva ploki kujutamine ebavõrdsete õlgadega hoovana joonisel 180 vastab koormuse tõstmisel ploki ümber oma telje pöörlemisega võrdsete õlgadega hoob, mis ei anna koormuse tõstmisel tugevust.

Alustame katset nr 2 kinnitades kaabli otstesse dünamomeetrid, mille külge riputame liikuva ploki koormaga 102 g, mis vastab raskusjõule 1 N. Kinnitame kaabli ühe otsa tross vedrustuse peale ja kaabli teise otsa abil tõstame koorma liikuvale plokile. Enne tõusu olid mõlema dünamomeetri näidud tõusu alguses 0,5 N, dünamomeetri näidud, mille puhul tõus toimus, muutusid tõusu lõpus 0,6 N; Näidud taastusid 0,5 N. Fikseeritud vedrustuse jaoks fikseeritud dünamomeetri näidud tõusu ajal ei muutunud ja jäid võrdseks 0,5 N. Analüüsime katse tulemusi:

1. Enne tõstmist, kui liikuval plokil ripub 1 N (102 g) koorem, jaotatakse koormuse kaal kogu ratta peale ja kantakse kaablile, mis läheb altpoolt ümber ploki, kasutades kogu ploki poolringi. ratas.
2. Enne tõstmist on mõlema dünamomeetri näidud 0,5 N, mis näitab 1 N (102 g) koormuse massi jaotumist kaabli kahele osale (enne ja pärast plokki) või trossi tõmbejõudu. on 0,5 N ja on sama kogu kaabli pikkuses (sama kaabli alguses, sama kaabli lõpus) ​​- mõlemad väited on tõesed.

Võrdleme katse nr 2 analüüsi õpikute versioonidega liikuva ploki abil 2-kordse tugevuse suurendamise kohta. Alustame Gendenstein L.E õpiku väitega „... et plokile rakendatakse kolm jõudu: allapoole suunatud koormuse kaal P ja ülespoole suunatud kaabli kaks identset pingutusjõudu (joonis 24.5). .” Õigem oleks öelda, et koorma kaal on “Joon. 14,5" jaotati kaabli kaheks osaks, enne ja pärast plokki, kuna kaabli pingutusjõud on üks. Jääb üle analüüsida allkirja “Joonis 181” õpikust A. V. Peryshkin “Liigutatavate ja fikseeritud plokkide kombinatsioon - rihmaplokk. Seadme kirjeldus ja tugevuse suurenemine raskuse tõstmisel rihmarattaga on toodud Füüsika algõpikus, toim. Lansberg G.S. kus öeldakse: "Iga plokkide vahel olev köiejupp mõjub liikuvale koormale jõuga T ja kõik köiejupid mõjuvad jõuga nT, kus n on mõlemat ühendavate trossiosade arv. ploki osad." Selgub, et kui rakendada “Joonisele 181” G. S. Landsbergi füüsika algõpikust pärit rihmaratta “mõlemat osa ühendava köiega” kehtivat võimendust, siis liikuva plokiga kehtiva võimenduse kirjeldust. "Joonis 179" ja vastavalt ka joonisel 180" oleks viga.

Olles analüüsinud nelja füüsikaõpikut, võime järeldada, et olemasolev kirjeldus tugevuse suurendamise kohta lihtsa plokkmehhanismi abil ei vasta. tegelik olukord asjadest ja nõuab seetõttu lihtsa plokkmehhanismi töö uut kirjeldust.

Lihtne tõstemehhanism koosneb plokist ja kaablist (köis või kett).

Selle tõstemehhanismi plokid jagunevad:

disaini järgi lihtsaks ja keeruliseks;

vastavalt raskuste tõstmise meetodile teisaldatavateks ja statsionaarseteks.

Alustame plokkide disainiga tutvumist lihtne plokk, mis on ümber oma telje pöörlev ratas, mille ümbermõõt on soonega trossi (köie, keti) jaoks Joon. 1 ja seda võib vaadelda kui võrdse käega hooba, mille jõudude õlgad on võrdsed raadiusega ratas: OA=OB=r. Selline plokk ei suurenda tugevust, kuid võimaldab teil muuta kaabli (köis, kett) liikumissuunda.

Kahekordne plokk koosneb kahest erineva raadiusega plokist, mis on omavahel jäigalt kinnitatud ja kinnitatud ühisele teljele joonisel 2. Plokkide r1 ja r2 raadiused on erinevad ning koormuse tõstmisel toimivad need nagu ebavõrdsete õlgadega hoob ning jõuvõimendus võrdub suurema läbimõõduga ploki raadiuste pikkuste suhtega. väiksema läbimõõduga plokk F = Р·r1/r2.

Värav koosneb silindrist (trumlist) ja selle külge kinnitatud käepidemest, mis toimib suure läbimõõduga plokina Krae poolt antud jõuvõimendus määratakse käepidemega kirjeldatud ringi raadiuse R suhtega raadiusse. silindri r, millele köis on keritud F = Р r/ R.

Liigume edasi plokkidega koorma tõstmise meetodi juurde. Disaini kirjelduse järgi on kõigil plokkidel telg, mille ümber nad pöörlevad. Kui ploki telg on fikseeritud ja koormate tõstmisel ei tõuse ega lange, siis nimetatakse sellist plokki fikseeritud plokküheplokk, topeltplokk, värav.

U liikuv plokk telg tõuseb ja langeb koos koormaga (joon. 10) ja see on mõeldud peamiselt kaabli painde kõrvaldamiseks koormuse riputuskohas.

Tutvume koorma tõstmise seadme ja meetodiga lihtsa tõstemehhanismi teine ​​osa on tross, köis või kett. Tross on valmistatud terastraatidest, köis keermedest või niitidest ja kett koosneb omavahel ühendatud lülidest.

Koorma riputamise ja tugevuse suurendamise meetodid koorma tõstmisel kaabliga:

Joonisel fig. 4, koorem on fikseeritud kaabli ühes otsas ja kui tõstate koormat kaabli teisest otsast, on selle koormuse tõstmiseks vaja jõudu, mis on veidi suurem kui koorma kaal, kuna lihtne plokk tugevuse suurenemine ei anna F = P.

Joonisel fig 5 tõstab töötaja koormat kaabli abil, mis läheb ülalt ümber lihtsa ploki, kaabli esimese osa ühes otsas on iste, millel töötaja istub, ja kaabli teises osas; töötaja tõstab ennast jõuga, mis on 2 korda väiksem kui tema kaal, kuna töötaja kaal jagunes kaabli kaheks osaks, millest esimene - istmelt plokini ja teine ​​- plokist töötaja käteni F = P/2.

Joonisel 6 tõstavad koormat kaks töötajat kahe trossi abil ja koormuse kaal jaotub kaablite vahel võrdselt ja seetõttu tõstab iga töötaja koormat jõuga, mis on poole koormuse kaalust F = P/ 2.

Joonisel 7 tõstavad töötajad koormat, mis ripub ühe kaabli kahel osal ja koormuse kaal jaotatakse võrdselt selle kaabli osade vahel (nagu kahe kaabli vahel) ja iga töötaja tõstab koormat jõuga võrdne poole koormuse kaaluga F = P/2.

Joonisel 8 kinnitati kaabli ots, millega üks töötajatest koormat tõstis, statsionaarsele vedrustusele ja koorma raskus jaotati kaabli kaheks osaks ning kui töötaja tõstis kaabli teise otsa võrra, kahekordistus jõud, millega töötaja koormat tõstaks vähem kaalu koormus F = P/2 ja koorma tõstmine on 2 korda aeglasem.

Joonisel 9 ripub koorem ühe kaabli 3 osa küljes, mille üks ots on fikseeritud ja koormuse tõstmisel mõjuv jõuvõimendus on 3, kuna koormuse kaal jaotub kolmele osale. kaabel F = P/3.

Painde kõrvaldamiseks ja hõõrdejõu vähendamiseks paigaldatakse koormuse riputuskohta lihtne plokk ja koormuse tõstmiseks vajalik jõud ei ole muutunud, kuna lihtne plokk ei anna tugevuse kasvu (joon. 10). ja joon. 11) ning plokki ennast nimetatakse liikuv plokk, kuna selle ploki telg tõuseb ja langeb koos koormusega.

Teoreetiliselt saab koormat riputada piiramatul arvul ühe kaabli osadel, kuid praktikas on need piiratud kuue osaga ja sellist tõstemehhanismi nimetatakse nn. ketttõstuk, mis koosneb fikseeritud ja liigutatavatest klambritest lihtsad klotsid, mis on vaheldumisi mähitud ümber kaabli, mille üks ots on kinnitatud fikseeritud klambri külge ja koorma tõstmiseks kasutatakse kaabli teist otsa. Tugevuse suurenemine sõltub kaabli osade arvust fikseeritud ja teisaldatava puuri vahel, reeglina on see 6 osa kaablist ja tugevuse suurenemine on 6 korda.

Artiklis vaadeldakse tegelikku vastasmõju plokkide ja kaabli vahel koorma tõstmisel. Olemasolev praktika määramisel, et "fikseeritud plokk ei anna tugevuse kasvu, kuid liigutatav plokk annab jõudu 2-kordselt", tõlgendas ekslikult kaabli ja ploki koostoimet. tõstemehhanism ja ei peegeldanud plokikujunduste täielikku mitmekesisust, mis viis ploki kohta ühekülgsete ekslike ideede väljatöötamiseni. Võrreldes olemasolevate lihtsa plokimehhanismi uurimise materjalimahtudega on artikli maht kasvanud 2 korda, kuid see võimaldas lihtsas tõstemehhanismis toimuvaid protsesse selgelt ja arusaadavalt selgitada mitte ainult õpilastele, vaid ka õpetajatele.

Kirjandus:

1. Pyryshkin, A.V. Füüsika, 7. klass: õpik / A.V., täiendav - M.: Bustard, 2014, - 224 lk. ISBN 978–5-358–14436–1. § 61. Kangi tasakaalureegli rakendamine plokile, lk 181–183.
2. Gendenstein, L. E. Füüsika. 7. klass. Kell 14 1. osa Õpik for õppeasutused/ L. E. Gendenshten, A. B. Kaidalov, V. B. Koževnikov; toimetanud V. A. Orlova, I. I. Roizen – 2. väljaanne, parandatud. - M.: Mnemosyne, 2010.-254 lk.: ill. ISBN 978-5-346-01453-9. § 24. Lihtmehhanismid, lk 188–196.
3. Akadeemik G. S. Landsbergi toimetatud füüsika algõpik 1. köide. Mehaanika. Kuumus. Molekulaarfüüsika - 10. väljaanne - M.: Nauka, 1985. § 84. Lihtmasinad, lk 168–175.
4. Gromov, S. V. Füüsika: õpik. 7. klassi jaoks üldharidus institutsioonid / S. V. Gromov, N. A. Rodina - 3. väljaanne. - M.: Haridus, 2001.-158 lk.,: ill. ISBN-5-09-010349-6. §22. Plokk, lk.55 -57.

Võtmesõnad: plokk, topeltplokk, fikseeritud plokk, liigutatav plokk, rihmaratas..

Märkus: 7. klassi füüsikaõpikud tõlgendavad lihtsat plokkmehhanismi õppides erinevalt selle mehhanismi abil koorma tõstmisel tekkivat jõuvõimendust, näiteks: A. V. Perõškini õpikus saavutatakse jõu võimendus ratta abil. plokk, millele mõjuvad kangi jõud ja Gendensteini L.E õpikus saadakse sama võimendus trossi abil, millele mõjub trossi pingutusjõud. Erinevad õpikud, erinevad esemed ja erinevad jõud – koormuse tõstmisel tugevuse suurendamiseks. Seetõttu on käesoleva artikli eesmärk otsida objekte ja jõude, mille abil saab lihtsa plokkmehhanismiga koorma tõstmisel jõudu juurde.

Sagedamini lihtsad mehhanismid kasutatakse võimu saamiseks. See tähendab, et suurema raskuse liigutamiseks kasutatakse sellega võrreldes vähem jõudu. Samal ajal ei saavutata tugevuse kasvu "tasuta". Selle eest makstav hind on kauguse kaotus, see tähendab, et peate tegema suurema liikumise kui ilma lihtsat mehhanismi kasutamata. Kui aga jõud on piiratud, on vahemaa „kaubeldamine“ jõuga kasulik.

Liigutatavad ja fikseeritud plokid on kahte tüüpi lihtsad mehhanismid. Lisaks on need modifitseeritud hoob, mis on samuti lihtne mehhanism.

Fikseeritud plokk ei anna tugevust, vaid muudab lihtsalt selle kasutamise suunda. Kujutage ette, et peate köit tõstma raske koormusüles. Peate selle üles tõmbama. Kuid kui kasutate statsionaarset plokki, peate koormuse tõustes alla tõmbama. Sel juhul on teil lihtsam, kuna vajalik jõud koosneb lihasjõust ja teie kaalust. Ilma statsionaarset plokki kasutamata tuleks rakendada sama jõudu, kuid see saavutatakse ainult lihasjõu abil.

Fikseeritud plokk on trossi jaoks mõeldud soonega ratas. Ratas on fikseeritud, see võib pöörata ümber oma telje, kuid ei saa liikuda. Trossi (kaabli) otsad ripuvad alla, ühele kinnitatakse koormus, teisele rakendatakse jõudu. Kui tõmbate kaabli alla, tõuseb koormus üles.

Kuna jõudu juurde ei tule, siis kauguses pole ka kaotust. Kaugus, mil koorem tõuseb, tuleb tross sama kaugele langetada.

Kasutamine liikuv plokk annab jõudu juurde kaks korda (ideaalis). See tähendab, et kui koorma kaal on F, siis selle tõstmiseks tuleb rakendada jõudu F/2. Liikuv plokk koosneb samast rattast, millel on kaabli soon. Siin on aga kaabli üks ots fikseeritud ja ratas on liigutatav. Ratas liigub koos koormaga.

Koorma kaal on allapoole suunatud jõud. Seda tasakaalustavad kaks ülespoole suunatud jõudu. Üks on loodud toega, mille külge on kinnitatud kaabel, ja teine ​​​​kaabli tõmbamisega. Trossi pingutusjõud on mõlemal küljel sama, mis tähendab, et koormuse kaal jaotub nende vahel võrdselt. Seetõttu on iga jõud 2 korda väiksem kui koorma kaal.

Reaalsetes olukordades on tugevuse kasv vähem kui 2 korda, kuna tõstejõud "raisatakse" osaliselt köie ja ploki raskusele, aga ka hõõrdumisele.

Liikuv plokk annab peaaegu kahekordse tugevuse, kuid annab kahekordse kaotuse kauguses. Koorma tõstmiseks teatud kõrgusele h peavad ploki mõlemal küljel olevad trossid selle kõrguse võrra vähenema ehk kokku on 2h.

Tavaliselt kasutatakse fikseeritud ja teisaldatavate plokkide kombinatsioone - rihmarattaplokke. Need võimaldavad teil jõudu ja suunda saada. Mida rohkem on ketttõstukis liikuvaid plokke, seda suurem on tugevuse kasv.

ITEM: Füüsika

KLASS: 7

TUNNI TEEMA: Kaldtasapind. "Mehaanika kuldreegel".

Füüsika õpetaja

TUNNI LIIK: Kombineeritud.

TUNNI EESMÄRK: Värskendage oma teadmisi teemal "Lihtsad mehhanismid"

ja õppige kõigi lihtsate sortide üldist positsiooni

mehhanismid, mida nimetatakse mehaanika “kuldreegliks”.

TUNNI EESMÄRGID:

HARIDUS:

- süvendada teadmisi pöörleva keha tasakaaluseisundist, liikuvatest ja seisvatest plokkidest;

Tõesta, et töös kasutatavad lihtsad mehhanismid annavad jõudu juurde, teisalt aga võimaldavad muuta keha liikumise suunda jõu mõjul;

Toota praktilised oskused põhjendatud materjali valikul.

HARIDUS:

Kasvatada intellektuaalset kultuuri, suunates õpilasi mõistma lihtsate mehhanismide põhireegleid;

Tutvustada kangide kasutamise funktsioone igapäevaelus, tehnikas, kooli töötoas, looduses.

MÕTLEMISE ARENG:

Arendada oskust üldistada teadaolevaid andmeid põhilise esiletõstmise põhjal;

Loomingulise otsingu vormielemendid, mis põhinevad üldistustehnikal.

SEADMED: Instrumendid (kangid, raskuste komplekt, joonlaud, klotsid, kaldtasand, dünamomeeter), tabel “Kangid eluslooduses”, arvutid, jaotusmaterjalid (testid, ülesannete kaardid), õpik, tahvel, kriit.

TUNNI EDU.

ÕPETAJA JA ÕPILASTE TUNNI TEGEVUSE STRUKTUURILEMENDID

TUNNI EESMÄRK KINNITUSÕpetaja pöördub klassi poole:

Kattes kogu maailma maast taevani,

Olles häirinud rohkem kui ühte põlvkonda,

Teaduslik areng pühib üle kogu planeedi.

Loodusel on järjest vähem saladusi.

Kuidas teadmisi kasutada, on inimeste mure.

Täna, poisid, kohtume üldine seisukoht nimetatakse lihtsaid mehhanisme mehaanika "kuldreegel"..

KÜSIMUS ÕPILASELE (KEELETEGIDE RÜHM)

Mis sa arvad, miks seda reeglit nimetatakse "kuldne"?

VASTUS: " Kuldne reegel " - üks vanimaid moraalikäske, mis sisalduvad rahvapärastes vanasõnades ja ütlustes: “Ära tee teistele seda, mida sa ei taha, et sulle tehtaks,” ütlesid muistsed ida targad.

EKSPERTIDE RÜHM VASTUS: ”“Kuldne” on kõigi vundamentide alus.

TEADMISTE IDENTIFITSEERIMINE. TÖÖ- JA VÕIMETESTI SOORITAMINE

(arvutis, test lisatud)

KOOLITUSÜLESANDED JA KÜSIMUSED.

1.Mis on kang?

2. Mida nimetatakse jõuõlaks?

3. Kangi tasakaalureegel.

4. Kangi tasakaalu reegli valem.

5. Leia pildilt viga.

6. Leidke hoova tasakaalureegli abil F2

d1 = 2 cm d2 = 3 cm

7. Kas kang on tasakaalus?

d1=4cm d2=3cm

Esineb rühm keeleteadlasi № 1, 3, 5.

Esineb grupp täppistöölisi № 2, 4, 6, 7.

EKSPERIMENTAALNE ÜLESANNE ÕPILASRÜHMALE

1. Tasakaalustage kang

2. Riputage kaks raskust kangi vasakule küljele 12 cm kaugusele pöörlemisteljest

3. Tasakaalustage need kaks kaalu:

a) üks koormus_ _ _ õlg_ _ _ cm.

b) kaks raskust_ _ _ õlg_ _ _ cm.

c) kolm raskust_ _ _õla _ _ _ cm.

Õpilastega töötab konsultant

Huvitavate asjade maailmas.

"Kangid looduses"

(Räägib bioloogiaolümpiaadi auhinna võitja Marina Minakova)

TÖÖTA Katsete demonstreerimine (konsultant)

ÕPINGUD Nr 1 Kangi tasakaaluseaduse rakendamine plokile.

MATERJAL. a) Fikseeritud plokk.

Varem uuendatud Õpilased peaksid selgitama, et fikseeritud plokk võib ollaõppinud kaaluma nagu võrdse käega kang ja võitmine

teadmised lihtsast ei anna jõudu

mehhanismid. Nr 2 Jõude tasakaal liikuval plokil.

Katsete põhjal järeldavad õpilased, et mobiil
plokk annab kahekordse tugevuse kasvu ja sama kaotuse sisse
viise.

ÕPPIMINE

UUS MATERJAL. Archimedese surmast on möödunud üle 2000 aasta, aga ka
tänapäeval säilitavad inimeste mälestus tema sõnad: „Anna mulle toetuspunkt ja
Ma tõstan teie jaoks kogu maailma üles." Nii ütles silmapaistev vanakreeklane
teadlane - matemaatik, füüsik, leiutaja, kes on välja töötanud teooria
hoob ja selle võimete mõistmine.

Sürakuusa valitseja Archimedese silme ees, ära kasutades

keeruline
hoobadest valmistatud seadet kasutades lasi ta laeva üksi alla. Moto
kõigile, kes midagi uut leiavad, pakutakse kuulsat “Eureka!”

Üks lihtsamaid mehhanisme, mis annab jõudu juurde, on
kaldtasapind. Määrakem kasutades tehtud töö
kaldtasapind.

KOGEMUSE DEMONSTREERIMINE:

Jõudude töö kaldtasandil.

Mõõdame kaldtasandi kõrgust ja pikkust ning

Võrdleme nende suhet sisselülitatud võimsuse võimendusega

F lennuk.

L A) korda katset, muutes tahvli nurka.

Järeldus kogemusest: kaldtasand annab

h tugevuse suurenemine on sama mitu korda kui selle pikkus

Rohkem kõrgust. =

2. Mehaanika kuldreegel kehtib ka

kang

Kui mitu korda kangi pöörate

võidame jõuliselt, kaotame sama palju

liikumises.

TÄIENDAMINE Kvaliteediülesanded.

JA RAKENDUS Nr 1. Miks juhid väldivad rongide peatumist kell

TEADMISED. tõuseb? (vastab rühm keeleteadlasi).

B

Nr 2 Asendis B olev plokk libiseb allapoole

tasapind, hõõrdumise ületamine. Kas tuleb

libistada plokk asendisse A? (vastus on antud

täpsed).

Vastus: See on, sest väärtusF ploki hõõrdumine tasapinnal ei ole
sõltub kokkupuutepindade pindalast.

Arvutusülesanded.

Nr 1. Leidke jõud, mis toimib paralleelselt kaldtasandi pikkusega, mille kõrgus on 1 m, pikkus 8 m, et hoida kaldtasandil koormust massiga 1,6 * 10³ N

Antud: Lahendus:

h = 1 m F = F =

Vastus: 2000N

nr 2. 480 N kaaluva ratturiga kelgu hoidmiseks jäämäel on vaja jõudu 120 N Liumäe kalle on kogu pikkuses konstantne. Kui pikk on mägi, kui selle kõrgus on 4 m?

Antud: Lahendus:

h = 4 m l =

Vastus: 16m

Nr 3. Auto kaaluga 3*104 N liigub ühtlaselt 300 m pikkusel ja 30 m kõrgusel tõusul. Määrake auto veojõud, kui rataste hõõrdejõud maapinnale on 750 N. Millist tööd teeb mootor sellel teel?

Antud: Lahendus:

P = 3*104H Tõstmiseks vajalik jõud
Ftr = auto 750H ilma hõõrdumist arvesse võtmata

l = 300 m F = F =

h =30m Veojõud on võrdne: Ftõukejõud= F+Ftr=3750H

Ftõuke-?, A -? Mootori töö: A = Fthrust*L

A=3750H*300m=1125*103J

Vastus: 1125kJ

Tunni kokkuvõtte tegemine, õpilaste töö hindamine konsultantide poolt, kasutades tunnis toimuvate tegevuste tüüpide suhtes diferentseeritud lähenemise kaarti.

KODUTÖÖ § 72 rep. § 69.71. Koos. 197 USD 41 nr 5

Need kaks tundi andis õpiku järgi S.V. Gromova, N.A. Kodumaa füüsika 7. klass. M. Haridus 2000. a

Tundide eripära on see, et nad kasutavad alla 15-liikmeliste klasside jaoks programmeeritud küsitlustehnoloogiat. Tehnoloogia koosneb mitme võimaluse pakkumisest küsimusele vastamiseks. Tänu sellele on võimalik üheaegselt korrata eelmist materjali, tuua välja käsitletava teema põhipunktid ning jälgida materjali omastamist kõigi klassi õpilaste poolt. Nagu praktika näitab, ei kulu kogu klassi uurimiseks rohkem kui 17 minutit. Noorte õpetajate jaoks saab olema oluline õpilaste teadmiste omandamise taseme määramise oskuste kiire areng. Järgnevad testid ja iseseisev töö kinnitavad alati õpilaste hinnanguid programmeeritud küsitluse käigus.

Kogu intervjuu toimub suuliselt. Lapsed näitavad kaartidel või sõrmedel vastuseid, mille puhul on vajalik, et vastuste arv ei ületaks viit. Küsitluse tulemused kuvatakse koheselt tahvlile plusside, miinuste ja nullidena (on võimalus vastamisest keelduda). Selline küsitluse vorm võimaldab teil uuringu ajal pingeid maandada, viia see läbi erapooletult, läbipaistvalt ning samal ajal õpilast testideks psühholoogiliselt ette valmistada.

Programmeeritud uuringutel on ka palju puudusi. Nende tühiseks vähendamiseks on vaja seda mõistlikult vahetada teiste teadmiste kontrolli vormidega.

Tunni eesmärk: õpetada lapsi leidma plokkide süsteemi pakutavat jõu eelist.

Varustus: klotsid, niidid, statiivid, dünamomeetrid.

Tunni edenemine:

Õpetaja esitab probleemse küsimuse:

Daniel Defoe raamat "Robinson Crusoe" räägib mehest, kes satub kõrbesaarele ja suudab karmides tingimustes ellu jääda. Seal öeldakse, et ühel päeval otsustas Robinson Crusoe saarelt eemale sõitmiseks paadi ehitada. Kuid ta ehitas paadi veest kaugel. Ja paat oli tõstmiseks väga raske. Kujutagem ette, kuidas toimetaksite raske paadi (näiteks 1 tonni kaaluva) vette (1 km kaugusele).

Õpilaste lahendused kirjutatakse lühidalt tahvlile.

Tavaliselt soovitavad nad kanalit kaevata ja paati kangiga liigutada. Kuid teos ise räägib, et Robinson Crusoe hakkas kanalit kaevama, kuid arvestas, et selle valmimiseks kulub tal terve elu. Ja kang, kui seda arvutate, osutub nii paksuks, et teil pole piisavalt jõudu seda käes hoida.

Hea, kui keegi soovitab teha vintsi, kasutada ketttõstukit, klotse või vintsi. Las see õpilane räägib teile, mis see mehhanism on ja miks seda vaja on.

Pärast lugu hakkavad nad uut materjali uurima. Kui ükski õpilastest lahendust ei paku, ütleb selle õpetaja ise.

On kahte tüüpi plokke:

vt joonis 54 (lk 55)

Vt joonis 55 (lk 55)

Statsionaarne plokk ei anna tugevust. See muudab ainult jõu rakendamise suunda. Ja liigutatav plokk annab 2-kordse tugevuse. Vaatame lähemalt:

(Lugemismaterjal §22 valemi F=P/2 tuletus;)

Mitme ploki tegevuse kombineerimiseks kasutatakse seadet, mida nimetatakse rihmaplokiks (kreeka keelest poly - "palju" spao - "tõmban").

Alumise ploki tõstmiseks peate üles tõmbama kaks köit, see tähendab, et kaotate vahemaa 2 korda, seetõttu on selle rihmaratta tugevus 2.

Alumise ploki tõstmiseks peate lõikama 6 köit, seetõttu on selle rihmaratta tugevuse suurenemine 6

III. Uue materjali konsolideerimine.

Koolitusuuring:

1. Mitu köit on joonisel läbi lõigatud?

1. üks,
2. neli,
3. viis,
4. kuus,
5. Teine vastus.

2. Poiss suudab tõsta 20 kg. Aga tal on vaja tõsta 100. Mitu plokki on tal vaja ketttõstuki tegemiseks?

1. neli,
2. viis,
3. kaheksa,
4. kümme,
5. Teine vastus.

3. Kas arvate, et plokkide abil on võimalik saada paaritu arv kordi, näiteks 3 või 5 korda?

Vastus: Jah, see eeldab, et tross ühendab koorma kolm korda ülemise plokiga. Ligikaudne lahendus joonisel:

III.1. Probleemi 71 lahendus.

III.2. Robinson Crusoe probleemi lahendus.

Paadi liigutamiseks piisas rihmaratta või vintsi kokkupanemisest (mehhanism, mida järgmises tunnis uurime).

Ungari Daniel Defoe austajad viisid isegi sellise katse läbi. Üks inimene kolis betoonplaat puidust välja lõigatud isetehtud rihmaplokiga 100 m.

III.3. Praktiline töö:

Kõigepealt monteerige plokkidest ja niitidest statsionaarne plokk, seejärel liigutatav plokk ja lihtne rihmaplokk. Mõõtke tugevuse suurenemist kõigil kolmel juhul dünamomeetriga.

Tunni kokkuvõte, kodutöö selgitus

Kodutöö: §22; probleem 72

Tunni eesmärgid: kaaluge ülejäänud lihtsaid mehhanisme - vints, värav ja kaldtasapind; tutvuda viisidega, kuidas leida vintsi ja kaldtasapinna poolt pakutavat jõudu.

Varustus: väravamudel, suur kruvi või kruvi, joonlaud.

Tunni edenemine:

1. Milline plokk ei anna jõudu juurde?

1. mobiil,
2. fikseeritud,
3. Ei.

2. Kas klotside abil on võimalik saada 3 korda tugevust?

3. Mitu köit on joonisel läbi lõigatud?

1. üks,
2. neli,
3. viis,
4. kuus,
5. Teine vastus.

4. Poiss suudab tõsta 25 kg. Aga tal on vaja tõsta 100. Mitu plokki on tal vaja ketttõstuki tegemiseks?

1. neli,
2. viis,
3. kaheksa,
4. kümme,
5. Teine vastus.

5. Puusepp raame parandades ei leidnud tugevat köit. Ta sattus nööri otsa, mis pidas katkedes vastu 70 kg. Puusepp ise kaalus 70 kg ja korv, millesse ta tõsteti, kaalus 30 kg. Seejärel võttis ta ja pani kokku joonisel 1 näidatud mehhanismi. Kas köis hoiab seda?

6. Pärast tööd valmistus puusepp lõunasöögiks ja kinnitas käte vabastamiseks raami külge köie, nagu on näidatud joonisel 2. Kas köis peab vastu?

Terminite salvestamine vihikusse.

Värav koosneb silindrist ja selle külge kinnitatud käepidemest (näidake värava mudelit). Kõige sagedamini kasutatakse kaevudest vee tõstmiseks (joonis 60 lk 57).

Vints - vintsi ja hammasrataste kombinatsioon erineva läbimõõduga. See on arenenum mehhanism. Selle kasutamisel saate saavutada suurima tugevuse.

Õpetaja sõna. Legend Archimedesest.

Ühel päeval jõudis Archimedes linna, kus kohalik türann oli kuulnud suure mehaaniku tehtud imedest. Ta palus Archimedesel näidata mingit imet. "Olgu," ütles Archimedes, "aga las sepad mind aitavad." Ta esitas tellimuse ning kaks päeva hiljem, kui auto valmis oli, tõmbas Archimedes üllatunud avalikkuse silme all üksi, liival istudes ja laisalt käepidet keerates veest välja laeva, mille vaevu välja tõmbas. 300 inimest. Nüüd arvavad ajaloolased, et just siis hakati vintsi esimest korda kasutama. Fakt on see, et ketttõstuki kasutamisel liidetakse üksikute plokkide toimingud ja 300-kordse jõutõusu saavutamiseks on vaja 150 plokki. Ja vintsi kasutamisel üksikisiku tegevused hammasrattad korrutatakse ehk siis kahe käigu ühendamisel, millest üks annab 5-kordse ja teine ​​5-kordse jõuvõimenduse, saame kokku 25-kordse võimenduse. Ja kui teete sama ülekande uuesti, ulatub koguvõit 125-kordseks. (Ja mitte 15, nagu lihtsa lisamise korral).

Seega piisas selle vintsi loomiseks seadmega sarnase mehhanismi valmistamisest (joonis 61 lk 58). Näidatud mõõtmete korral suurendab ülemine värav jõudu 12 korda, käigukast 10 korda ja teine ​​värav 5 korda. Vints annab 60-kordse tugevuse.

Kaldtasand on lihtne mehhanism, millega paljud teist tuttavad. Kasutatakse raskete esemete, näiteks tünnide tõstmiseks autosse. Ükskõik kui mitu korda me tõstmisel jõudu juurde võtame, sama palju kordi kaotame distantsil. Näiteks saame veeretada 50 kg kaaluvat tünni. Ja peate tõstma 300 kg 1 meetri kõrgusele. Millise pikkusega tahvlit peaksin võtma?

Lahendame probleemi:

Kuna me peame võitma jõuliselt 6-kordselt, siis peab ka kaotus kauguses olema vähemalt 6-kordne. See tähendab, et laud peab olema vähemalt 6 meetrit pikk.

Kaldtasapinna näidete hulka kuuluvad mutrid ja kruvid, kiilud ning paljud lõike- ja torkimisriistad (nõel, tiib, nael, peitel, peitel, käärid, traadilõikurid, tangid, nuga, habemenuga, peitel, kirves, nael, höövel, vuuk, selektor , frees, labidas, kõpla, vikat, sirp, kahvel jne), mullaharimise masinate tööosad (adrad, äkked, võsalõikurid, kultivaatorid, buldooserid jne)

Võtame näiteks "teder". See on haamri pime kiil, mis hoiab käepidet. Puidukiude laiali lükates lükkab see kiil nagu press käepideme augus laiali ja fikseerib selle kindlalt.

Aga mis siis, kui me ei vaja naela kiudude eraldamiseks? Näiteks peate lööma naela õhukese puutüki sisse. Kui lööte sinna sisse tavalise naela, läheb see lihtsalt lõhki. Selleks nüristavad puusepad spetsiaalselt naelad ja löövad tuhmid sisse. Siis nael lihtsalt purustab enda ees olevad puidukiud, kuid ei lükka neid kiiluna laiali.

Iidsetel aegadel kasutati sõjalistel eesmärkidel palju lihtsaid mehhanisme. Need on ballistad ja katapuldid (joonis 62, 63). Kuidas need teie arvates toimivad?

Arutame õpilaste vastuseid kogu klassiga.

Eriti suur hulk Archimedes sai kuulsaks oma leiutistega. (Vaba aja olemasolul räägib õpetaja Archimedese leiutistest).

Praktiline töö:

1) Võtke suur kruvi või kruvi ja kasutage millimeetri joonlauda, ​​et mõõta selle pea ümbermõõt. Selleks peate kinnitama kruvipea millimeetri joonlaua vaheseinte külge ja rullima seda mööda jaotusi.

Kruvipea ümbermõõt l= 2R = … mm

2) Nüüd võtke mõõtekompass ja millimeetri joonlaud ning mõõtke nendega kruvikeerme kahe kõrvuti asetseva eendi vaheline kaugus. Seda kaugust nimetatakse kruvi sammuks või käiguks.

Kruvi samm h = … mm

3) Nüüd jagage pea ümbermõõt kruvi sammuga ja saate teada, mitu korda me seda kruvi kasutades tugevust suurendame.

Proovige ära arvata, mitu korda me järgmiste plokisüsteemide kasutamisel jõudu juurde võtame.

Teise ja kolmanda ülesande lahendamiseks ei piisa, kui vastata küsimusele „Mitu köielõiku lüheneb, kui seda „lõpuni“ tõmmata. Probleemid nõuavad ebastandardset lähenemist. Lahendame näiteks teise ülesande Laske inimesel tõmmata jõuga 10 N. Seda jõudu tasakaalustab trossi 2 pinge. See tähendab, et teisel trossil on tõmbejõud 20 N. Kuid see on tasakaalustatud trossi 3 pingega. tähendab, et kolmandal trossil on tõmbejõud 40 N. Ja neljandal trossil 80 N. Seega on jõu võimendus 8-kordne.