Me näeme, et lihtsate mehhanismide abil saate võimu suurendada. Kas lihtsad mehhanismid annavad teos võidu?

Kalkuleerige jõu F abil tehtud töö koorma tõstmisel kaldtasapinna abil (vt joonis 1):

   \\ (~ A_F = fl. \\)

Asendage jõu \\ (~ F = mg \\ frac hl \\) leitud väärtused ja saage

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

Nii et töö A  F on võrdne tööga, mis tuleb teha, et koormus ühtlaselt kõrgele tõusta hkaldtasandit kasutamata.

Ei anna võitu töös ja kangis. Tõepoolest, kui tasakaalustatud hoob (joonis 6) on liikunud, on jõudude rakendumispunktid F  1 ja F  2 tehke samal ajal erinevaid liikumisi Δ r  1 ja A r  2 Sel juhul (arvestame nurka α   kangi pööramine väikeseks) Δ r 1 = l 1 α , Δ r 2 = l 2 α   Seetõttu teevad need jõud tööd. A 1 = F  1 Δ r 1 = F 1 l 1 α   ja A 2 = F  2 Δ r 2 = F 2 l 2 α . Nii nagu F 1 l 1 = F 2 l  2 siis A 1 = A 2 .

Fikseeritud ploki kasutamisel näeme, et rakendatud jõud F  ja mg  ka raskuste rakendamisel jõudude kohaldamise punktide läbitavad rajad on samad ja seetõttu on töö sama.

Seda mobiilse ploki abil kauba tõstmiseks kõrgusele h, vajate trossi otsa, millele jõud rakendatakse F, liikuge 2-le h. Seetõttu A 1 = mgh  ja \\ (~ A_2 = F \\ cdot 2h = \\ frac (mg) (2) 2h = mgh \\).

Seega, kui saavutate kaks korda kehtiva võidu, kaotate liikudes kaks korda, seetõttu ei anna teisaldatav seade tööl võitu.

Sajanditevanune praktika on näidanud, et ükski lihtsatest mehhanismidest ei anna tööl juurdekasvu.

Isegi iidsed teadlased sõnastasid reegli ("mehaanika kuldreegel"), mida rakendati kõigi mehhanismide suhtes: mitu korda võidame tugevuse, mitu korda kaotame distantsilt.

Lihtsate mehhanismide kaalumisel ei võta me arvesse hõõrdumist, samuti mehhanismide endi raskust. Reaalsetes tingimustes tuleb seda arvestada. Seetõttu tehakse osa tööst jõuga F  mehhanismi üksikute osade liikumise ja hõõrdejõu suhtes. Töö lasti tõstmisel A  p (kasulik töö) on väiksem kui täielik töö A  (töö tehtud jõuga F).

Mehhanismi tõhusust iseloomustab tõhususe koefitsient (mehhanismi tõhusus):

Efektiivsus - füüsiline kogus, mis võrdub kasuliku töö suhtega A  p kogu kulutatud töö eest A:

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

Kirjandus

Aksenovich L. A. Keskkooli füüsika: teooria. Ülesanded. Testid: õpik. hüvitis varjatud asutustele. keskkonnad, haridus / L. A. Aksenovitš, N. N.Rakina, K. S. Farino; Toim. K. S. Farino. - Minsk: Adukatsyya i Vyhvanna, 2004. - C. 75-76.

Meie poolt käsitletavaid lihtsaid mehhanisme kasutatakse töös siis, kui ühe jõu toimel on vaja tasakaalustada teist jõudu.

Loomulikult kerkib küsimus:  kas võimu või teedel võitu saada, kas lihtsad punktisüsteemid ei anna tööd? Sellele küsimusele saab vastuse kogemuse põhjal.

Tasandades hoobil kaks F1 ja F2 erineva suurusega jõudu (joonis 170), panid nad hoova liikuma. Selgub, et samal ajal liigub väiksema jõu F2 rakenduspunkt suuremat rada s2 ja suurema jõu F1 rakendumispunkt on väiksem viiss1. MõõtmineNeed teed ja jõumoodulid leiavad, et kangi jõudude kohaldamise punktide läbitud teede pikkus on pöördvõrdeline jõududega:

Seega võidame kangi pika käe peal võites jõudu, kuid samal ajal mitu korda kaotame tee pikkusest.

Raja jõutöö on töö. Meie katsed näitavad, et hoova mõlemas otsas tehtud töö, üksteisega võrdsed:

Seega kangi kasutamisel tööst kasu ei saada.

Kangi abil saame võita nii tugevuselt kui ka kauguselt. Kui rakendame jõudu pikale käele, võidame tugevuselt, kuid nii palju samal ajal kaotame kauguses. Lühikese hoova abil tegutsedes võidame distantsil, kuid kaotame samal ajal jõu.

On legend, et Archimedes, rõõmustades kangi reegli avastamise üle, hüüatas: "Andke mulle toetuspunkt ja ma tõstan Maa üles!"

Muidugi ei saaks Archimedes sellise ülesandega hakkama, isegi kui talle oleks antud soovitud pikkusega toetuspunkt ja kang. Tõstmiseks Maa ainult 1 cm pikkune kangi õlg peaks olema  See kirjeldaks suure pikkusega kaari. Hoova pika otsa nihutamine sellel teel, näiteks kiirusega 1 m / s, võtaks miljoneid aastaid.

Ei anna tööd ja kangi tüüpi võitu - fikseeritud plokk, mis on lihtne  veenduge kogemustes. Jõudude P ja F rakenduspunktide läbitavad rajad on samad, jõud on samad ja seetõttu on töö sama.

Mobiilsideüksuse tehtud tööd on võimalik omavahel mõõta ja võrrelda. Liikuva ploki abil kauba tõstmiseks kõrgusele h, vajate trossi otsa, mille külge dünamomeeter on kinnitatud,  nagu kogemus näitab (joonis 171), liikuge 2h. Seega, saavutades 2-kordse võimenduse, kaotage moel 2 korda, seega ei anna mobiilseade tööl võitu.

Sajanditevanune praktika on näidanud, et ükski mehhanism ei anna tööst kasu. Rakendage erinevaid mehhanisme sõltuvalt töötingimustest  võita jõus või transiidil.

Isegi muistsed teadlased teadsid kõigi mehhanismide suhtes kehtivat reeglit: mitu korda võidame tugevusest, mitu korda kaotame vahemaast. Seda reeglit nimetatakse mehaanika “kuldreegliks”.

Küsimused  1. Milline on seos kangil töötavate jõudude ja nende jõudude õlgade vahel? 2. Milline on seos kangi jõudude rakendamispunktidega kaetud teede ja nende jõudude vahel? 3. Kas see on võimalik saada kangi abil võit  jõus? Mida siis kaotada? 4. Mitu korda nad kaotavad teel, kasutades lasti tõstmiseks mobiilseadet? 5. Mis on mehaanika “kuldreegel”?

Harjutused.

1. Liikuva ploki abil tõsteti koorem 1,5 m kõrgusele. Kui kaua trossi vaba otsa pikendati?
2. Liikuva ploki abil tõsteti koorem 7 m kõrgusele. Milliseid töid tegi töötaja koorma tõstmisel, kui ta köie otsa rakendatud jõud  160 N? Millist tööd teeb töötaja, kui ta tõstab selle koorma ilma klotsita 7 m kõrgusele? (Ploki kaalu ja hõõrdejõudu ei võeta arvesse.)
3. Kuidas rakendada kauguses võitmiseks blokki?
4. Kuidas saab fikseeritud ja liikuvaid plokke omavahel ühendada, et saada tugevus 4-kordselt? 6 korda?

Ülesanne

Tõestage, et hüdrauliliste masinate suhtes kehtib võrdse töö seadus (mehaanika “kuldreegel”). Kolvid ja anumad ei hõõrdu.

Märkus. Kasutage joonise 132 tõestuseks. Kui jõu F1 mõjul väike kolb langeb kauguseni h1, tõrjub mõne vedeliku välja. Samal hulgal suureneb vedeliku maht suure kolvi all, mis sel juhul tõuseb kõrgusele h2.

§ 62. Töö võrdsus lihtsate mehhanismide kasutamisel. Mehaanika kuldreegel - füüsika 7. klass (Perõškin)

Lühikirjeldus:

Oleme juba mõned lihtsad mehhanismid üle vaadanud. Mõned uurisid väga detailselt (kang, blokk), teised lihtsalt mainisid. Me pidime juba aru saama, et kõik lihtsad mehhanismid muudavad inimese elu lihtsamaks. Need kas suurendavad jõudu või võimaldavad teil muuta jõu suunda, muutes seeläbi inimese toimingud mugavamaks.
  Kuid me teame sellist füüsilist kogust nagu töö. Loomulikult kerkib küsimus: kui palju on meile kasu lihtsate mehhanismide kasutamisest? Vastus on heidutav: ei. Ükski teosest võidetud lihtne mehhanism seda ei tee.
  Kuuekümmend teine ​​lõik jõuab sellele järeldusele arvutamise teel. Esiteks tehakse see kangi jaoks. Siis levib väljund fikseeritud plokki, seejärel liikuvasse.
  Kehtivad lihtsad mehhanismid. Tugevuse või kauguse saamiseks. Mõlemas võita on võimatu. Ühe võites kaotate teise. See on mehaanika "kuldreegel". See oli inimestele teada juba antiikajal. Nüüd tunned teda ka.

Probleemi lahendamine teemal: Töö võrdsus lihtsate mehhanismide kasutamisel. "Mehaanika kuldreegel"

ÕPPEAASTE EESMÄRGID:Uuendage teadmisi lihtsate mehhanismide kohta ja õppige kõigi lihtmehhanismide sortide üldist positsiooni, mida nimetatakse mehaanika „kuldreegliks”.

Tõestage, et töös kasutatavad lihtsad mehhanismid annavad tugevust juurde ja teiselt poolt võimaldavad teil jõu mõjul muuta keha liikumise suunda;

Arendada intellektuaalset kultuuri, aidates õpilastel mõista lihtsate mehhanismide põhireeglit: - moodustada võime kokku võtta teadaolevad andmed põhiasja valiku põhjal;

Genereerige loomingulise otsingu elemendid üldistusmeetodi põhjal.

Tunni käik

1.Organiseerimismoment

2. Kontrollige kodutöid

Esiosa uuring:

1. Milliseid seadmeid nimetatakse lihtsateks mehhanismideks, milleks need on mõeldud?

2. Millised on näited kõige lihtsamatest mehhanismidest?

3.Mis on kang? Milleks see mõeldud on?

4. Mida nimetatakse jõu õlaks? Võimu hetk?

5. Kas sõnastada kangi tasakaalutingimused?

6. Sõnastage „mehaanika kuldreegel”

7. Miks kinnitatakse ukselink mitte ukse keskele ja selle serva.

8. Kas on võimalik Maad pöörata kangiga, millel on tugipunkt? Põhjendage vastust.

3. Ülesannete lahendamine

Ülesanne:   Väiksema hoovavars on 5 cm, suurema 30 cm. 12N jõud mõjutab väiksemat kätt. Milline jõud tuleb kangi tasakaalustamiseks suuremale õlale rakendada? Kas leiate kehtiva võidu?

Arvestades: Si: Lahendus:

l 1 = 5 cm 0,05 m 1) Kirjutame kangi tasakaaluseisundi:

l 2 = 30 cm, 0,3 m

F 1 = 12 N väljendage sellest F 2:

F 2 =?

F 1 / F 2 =? 2) Leidke võimenduse suurenemine, see tähendab

.

Vastus:   F2 = 2H, F1 / F2 = 6H.

Mudeli järgi lahendage probleem:300H jõud mõjutab väiksemat kangivart ja 20N - suuremat kätt. Väiksema õla pikkus on 5 cm. Määrake suurema õla pikkus. Tehke joonis.

Pange ennast proovile (vastus: 0,75m)

Mudeli järgi lahendage probleem:  Hoova otstes tegutsevad jõud 25N ja 150N. Kaugus toetuspunktist suurema jõuni 3 cm. Määrake kangi pikkus, kui nende jõudude mõjul on see tasakaalus?

Pange ennast proovile (vastus: 0,21 m)

Ülesanne:   Kangi abil tõsteti kaal 200 kg. Kui suur koormus oli, kui kangi pikale harule mõjuv jõud tekitas 400 j.

Teeme selgitava pildi:

l 2

Arvestades: Si: Lahendus:

m 1 = 200 kg 1) Kirjutagem mehaanika matemaatiline reegel: А 1 = А 2

A 2 = 400 J 2) määratluse järgi töö  - liikumisel mõjuva jõu korrutis

h =? keha, tee, mille keha selle jõu mõjul võtab. Siis:

Ja 1 = F 1 · h 1

Väljendage sellest valemist h 1:

3) F 1 leidmiseks kasutame valemi koorma raskusjõu leidmiseks:

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

4) Arvestades, et A 1 = A 2, arvutame h 1:

Vastus:   h 1 = 0,2 N.

Mudeli järgi lahendage probleem:  Hoova abil tõsteti 0,84 kN kaaluvat ust pisut, toimides pikale käele, jõuga 30N. Sel juhul tehti mehaaniline töö 26J. Millisel kõrgusel uks tõsteti ja kui suur on vahemaa, mida kangi pika käe ots nihutas?

Pange ennast proovile (vastus: 3,1 cm kõrgusele; 8,7 cm) (kodus)

Kodutöö Mõelge uuritava teema probleemile ja lahendage see. Pov par 47

Töö võrdsus lihtsate mehhanismide kasutamisel. Mehaanika “kuldreegel”.

• Füüsikaõpetaja Puchkova SA
• MBOU Sukhovskaya SOSH

• Jõude muundavaid seadmeid nimetatakse mehhanismideks.

•   kang (blokk, värav),
•   kaldu tasapind (kiil, kruvi).

• Rakendus

•   Kangi reegel põhineb mitmesuguste igapäevaelus ja tehnoloogias kasutatavate tööriistade toimingutel, kus on vaja tugevdada jõudu või rada.

• Fikseeritud plokk on plokk, mille telg on fikseeritud ja mis ei tõuse ega lange raskuste tõstmisel.

• Liigutatav plokk on plokk, mille telg tõuseb ja langeb koos koormaga. Ta annab võimenduse 2 korda.

• Praktikas kasutage liikuva üksuse ja fikseeritud kombinatsiooni. Mugavuse huvides kasutatakse fikseeritud plokki. Ta ei võida jõuga, vaid muudab jõu suunda.

• Ehitus

• Meditsiin

• Kruvi

•   Muinasajal kasutatud lihtsad mehhanismid.

• Kasutamine

• värav

•   Veevarustamiseks jõe või kanali madalamal astmel näiteks ülemisele kanalile, mille kaudu see voolab edasi "iseenesest", leiutati lihtne, kuid väga tõhus tehniline seade - shaduf. Ta näeb välja nagu kraana - pikk vastukaaluga kang.

•   Kreeklased üritasid ehitustehnikat kasutades vähendada käsitsitöö hulka. 6. sajandil eKr leiutasid nad kaks kraanat: väikeste ja raskemate koormate tõstmiseks. Arheoloogide poolt ühe iidse linna varemete hulgast leitud piltide järgi oli võimalik kindlaks teha, kuidas ta käitus. Hiiglasliku kraana ratast pööras viis inimest, samal ajal juhtisid kaks last koorma alt ja kaks ülevalt.

•   Lihtsaid mehhanisme kasutatakse peamiselt selleks, et saada tugevust, s.o. suurendage kehale mõjuvat jõudu mitu korda.

• küsimus

• Teeb

•   Kangil jõudude kohaldamise punktide läbitavad rajad on jõududega pöördvõrdelised.

• h1 / h2 = F2 / F1

•   Kangi pika käe peal tegutsedes võidame tugevuselt, kuid kaotame samal ajal teel sama palju.

•   Kangi kasutamine
•   me võime võita kas jõus,
• kas või kauguses.

•   Legend Archimedese kohta ütleb, et imetlenud kangi reegli avastamist, hüüatas ta: "Andke mulle toetuspunkt ja ma keeran Maa ümber"

• V = 30 000 km / s
• t = 10 miljonit aastat

• Liikuv üksus ei võida tööl

• Mitu korda tugevuse võitminenii mitu korda kauguses kaotamine

• Mehaanika “kuldreegel” kehtib kõigi mehhanismide kohta.

• Mehhanismide tüübid

• 1. Liikuva ploki abil tõsteti koorem 1,5 m kõrgusele. Kui kaua trossi vaba otsa pikendati?
• 1,5 m 0,75 m 3 m
• 2. Liikuva ploki abil tõsteti koorem 7 m kõrgusele. Millist tööd tegi töötaja koorma tõstmisel, kui ta rakendas köie otsa jõudu 160 N? Millist tööd ta teeb, kui ta tõstab selle koorma 5 m kõrgusele?

• Õige

• Viga !!!