Näemme, että yksinkertaisten mekanismien avulla voit saada voimaa. Antavatko yksinkertaiset mekanismit voittoa työssä?

Laske voiman F suorittama työ nostaessasi taakkaa kaltevalla tasolla (katso kuva 1):

   \\ (~ A_F = Fl. \\)

Korvaa voiman \\ (~ F = mg \\ frac hl \\) havaitut arvot ja saat

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

Joten työ   F on yhtä suuri kuin työ, joka on tehtävä kuorman tasaiseksi nostamiseksi korkeudelle hkäyttämättä kaltevaa tasoa.

Ei anna voittoa työssä ja vivussa. Todellakin, jos tasapainotettu vipu (kuva 6) on liikkeessä, niin voimien kohdistuspisteet F  1 ja F  2 tekevät samanaikaisesti erilaisia ​​liikkeitä Δ r  1 ja A r  2. Tässä tapauksessa (otamme huomioon kulman α   kääntämällä vipua pieneksi) Δ r 1 = l 1 α , Δ r 2 = l 2 α   Siksi nämä joukot tekevät työn. 1 = F  1 A r 1 = F 1 l 1 α   ja 2 = F  2 A r 2 = F 2 l 2 α . Joten F 1 l 1 = F 2 l  2 sitten 1 = 2 .

Kun käytät kiinteää lohkoa, näemme, että kohdistetut voimat F  ja mg  voimien kohdistuspisteiden kulkemat radat kuormaa nostettaessa ovat myös samat, ja sen vuoksi työ on sama.

Se liikkuvan lohkon avulla nostaa tavaraa korkeudelle h, tarvitset köyden päätä, johon voima kohdistuu Fsiirry kohtaan 2 h. siksi, 1 = mGH  ja \\ (~ A_2 = F \\ cdot 2h = \\ frac (mg) (2) 2h = mgh \\).

Siten saadaksesi voituksen kahdesti, menetä kahdesti liikkuessasi, siksi liikkuva yksikkö ei anna voittoa työssä.

Vuosisatojen vanha käytäntö on osoittanut, että mikään yksinkertaisista mekanismeista ei tuo työhön voittoa.

Jo muinaiset tutkijat määrittelivät säännön ("mekaniikan kultainen sääntö"), jota sovellettiin kaikkiin mekanismeihin: kuinka monta kertaa voitamme vahvuudessa, kuinka monta kertaa menetämme etäisyydessä.

Kun harkitsemme yksinkertaisia ​​mekanismeja, emme ota huomioon kitkaa, samoin kuin itse mekanismien painoa. Todellisissa olosuhteissa tämä on otettava huomioon. Siksi osa työstä tehdään voimalla F  mekanismin yksittäisten osien liikkeestä kitkavoimaa vastaan. Työt lastin nostamisessa   p (hyödyllinen työ) on vähemmän kuin koko työ   (työ voimalla tehty) F).

Mekanismin tehokkuudelle on tunnusomaista tehokkuuskerroin (mekanismin tehokkuus):

Tehokkuus - fyysinen määrä, joka on yhtä suuri kuin hyödyllisen työn suhde   p kaikesta käytetystä työstä :

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

kirjallisuus

Aksenovich L. A. Fysiikka lukiossa: Teoria. Tehtäviä. Testit: Oppikirja. korvaus tukitoimintaa tarjoaville laitoksille. ympäristö, koulutus / L.A. Aksenovich, N.N.Rakina, K.S. Farino; Painos K. S. Farino. - Minsk: Adukatsyya i Vyhvanna, 2004. - C. 75-76.

Käsittelemme yksinkertaisia ​​mekanismeja käytetään työssä, kun on tarpeen tasapainottaa toinen voima yhden voiman vaikutuksella.

Kysymys luonnollisesti nousee esiin:  annetaan voimaa tai tietä, eivätkö yksinkertaiset pisteytysmekanismit sisällä työtä? Vastaus tähän kysymykseen voidaan saada kokemuksesta.

Tasapainotettua vivussa kaksi F1: n ja F2: n erästä erisuuruista voimaa (kuva 170), he asettavat vivun liikkeelle. Osoittautuu, että samanaikaisesti ja samanaikaisesti pienemmän voiman F2 kohdistuspiste kulkee suuremman polun s2, ja suuremman voiman F1 kohdistuspiste on pienempi tapas1. mittausNämä polut ja voimayksiköt havaitsevat, että vivun voimien kohdistuspisteiden läpi kulkevien polkujen pituudet ovat käänteisesti verrannollisia voimiin:

Siten toimimalla vivun pitkään varteen voitamme vahvuudessa, mutta samalla monta kertaa menettämme polun pituuden.

Voiman työ polulla on työtä. Kokeilumme osoittavat, että vivun molemmissa päissä tehty työ, yhtä suuret toistensa kanssa:

Joten vipua käytettäessä työstä ei saada hyötyä.

Vipua käyttämällä voimme voittaa joko vahvuudessa tai etäisyydessä. Jos kohdistamme voimaa pitkään käsivarteen, niin voitamme vahvuudessa, mutta niin paljon samaan aikaan häviämme etäisyydessä. Lyhyen vivun varalta voitamme etäisyydessä, mutta menetämme voiman samalla kertaa.

On legenda, että Archimedes, iloisesti vivun säännön löytämisestä, huusi: "Anna minulle tukipiste ja minä nostan maan!"

Archimedes ei tietysti pystynyt selviytymään sellaisesta tehtävästä, vaikka hänelle annettaisiin tukipiste ja halutun pituinen vipu. Nostamiseen Laske vain 1 cm pitkä vipuvarsi  Se kuvailisi pitkää kaaria. Vivun pitkän pään siirtäminen tätä tietä kestäisi miljoonia vuosia, esimerkiksi nopeudella 1 m / s.

Ei anna voittoa työssä ja vivutyypissä - kiinteä lohko, joka on helppoa  varmista kokemuksesta. Voimat P ja F kohdistuspisteiden läpi kulkevat polut ovat samat, voimat ovat samat, ja siksi työ on sama.

Mobiiliyksikön suorittamaa työtä on mahdollista mitata ja vertailla keskenään. Että liikkuvan lohkon avulla nostetaan rahtia korkeudelle h, tarvitset köyden päätä, johon dynamometri on kiinnitetty,  Kuten kokemus osoittaa (kuva 171), siirry 2 h. Siten, kun saadaan 2 kertaa voimassa oleva vahvistus, menetä 2 kertaa tavalla, siksi mobiiliyksikkö ei anna voittoa työstä.

Vuosisatojen vanha käytäntö on osoittanut, että mikään mekanismeista ei tuo työhön voittoa. Käytä erilaisia ​​mekanismeja työolosuhteista riippuen  voittaa voimassa tai kauttakulussa.

Jo muinaiset tutkijat tiesivät kaikkiin mekanismeihin sovellettavan säännön: kuinka monta kertaa voitamme voimassamme, kuinka monta kertaa menettämme etäisyyden. Tätä sääntöä kutsutaan mekaniikan "kultaiseksi säännöksi".

Kysymyksiä.  1. Mikä on vipuun vaikuttavien voimien ja näiden voimien hartioiden välinen suhde? 2. Mikä on vipussa olevien voimien kohdistuspisteiden kattamien polkujen ja näiden voimien välinen suhde? 3. Onko se mahdollista saada voitto vivun avulla  voimassa? Mitä sitten häviää? 4. Kuinka monta kertaa he menettävät matkalla mobiiliyksiköllä lastin nostamiseen? 5. Mikä on mekaniikan "kultainen sääntö"?

Harjoituksia.

1. Kuorma nostettiin siirrettävän kappaleen avulla 1,5 m: n korkeudelle. Kuinka kauan köyden vapaata päätä pidennettiin?
2. Kuorma nostettiin siirrettävän kappaleen avulla 7 m: n korkeudelle. Millaista työtä työntekijä teki kuorman nostamisessa, jos hän kohdistettu voima köyden loppuun  160 N? Mitä työtä työntekijä tekee, jos hän nostaa tämän kuorman 7 m korkeuteen ilman tukia? (Lohkon painoa ja kitkavoimaa ei oteta huomioon.)
3. Kuinka soveltaa lohkoa voittaaksesi etäisyydellä?
4. Kuinka kiinteät ja liikkuvat lohkot voidaan yhdistää toisiinsa saadaksesi 4-kertainen vahvuusvoima? 6 kertaa?

Tehtävä.

Osoita, että tasa-arvoista työtä koskevaa lakia (mekaniikan ”kultainen sääntö”) voidaan soveltaa hydrauliseen koneeseen. Älä ota huomioon mäntien ja astian seinien välistä kitkaa.

Huom. Käytä kuvan 132 todisteena. Kun pieni mäntä voiman F1 vaikutuksesta putoaa etäisyyteen h1, syrjäyttää jonkin verran nestettä. Samalla määrä lisää nesteen määrää suuren männän alla, joka tässä tapauksessa nousee korkeuteen h2.

§ 62. Tasa-arvoinen työ yksinkertaisia ​​mekanismeja käytettäessä. Mekaniikan kultainen sääntö - fysiikan luokka 7 (Peryshkin)

Lyhyt kuvaus:

Olemme jo tarkistaneet muutamia yksinkertaisia ​​mekanismeja. Jotkut tutkittiin yksityiskohtaisesti (vipu, lohko), toiset vain mainitsivat. Meidän on jo pitänyt ymmärtää, että kaikki yksinkertaiset mekanismit helpottavat ihmisen elämää. Ne joko antavat voimaa tai antavat sinun muuttaa voiman suuntaa, mikä tekee ihmisen toiminnoista helpompaa.
  Mutta me tiedämme sellaisen fyysisen määrän kuin työ. Luonnollisesti herää kysymys: kuinka paljon me hyötymme yksinkertaisten mekanismien käytöstä? Vastaus on masentava: ei. Mikään teoksen yksinkertainen voittamismekanismi ei ole.
  Kuudeskymmeneskolmas kappale päätyy tähän johtopäätökseen laskelmalla. Ensin se tehdään vivulle. Sitten lähtö leviää kiinteään lohkoon, sitten liikkuvaan.
  Sovelletaan yksinkertaisia ​​mekanismeja. Saadaksesi voimaa tai etäisyyttä. On mahdotonta saada voittoa molemmissa. Voittamalla yhden, menetät toisen. Tämä on mekaniikan "kultainen sääntö". Se oli ihmisten tiedossa jopa antiikista. Nyt tiedät hänet.

Aiheen ongelmanratkaisu: Tasa-arvoinen työ yksinkertaisia ​​mekanismeja käytettäessä "Mekaniikan kultainen sääntö"

TUNNUSTAVOITTEET:Päivitä tietämys aiheesta “Yksinkertaiset mekanismit” ja opi yleinen asema kaikille yksinkertaisten mekanismien lajikkeille, jota kutsutaan mekaniikan “kultaiseksi säännöksi”.

Osoita, että työssä käytetyt yksinkertaiset mekanismit antavat voimaa ja toisaalta sallivat sinun muuttaa kehon liikesuuntaa voiman vaikutuksesta;

Älykulttuurin viljely johtamalla opiskelijoita ymmärtämään yksinkertaisten mekanismien perussääntö: - muodostaa kyky tehdä yhteenveto tiedoista pääasiallisen valinnan perusteella;

Luo luovan haun elementit yleistymistavan perusteella.

Oppitunnin kulku

1.Organisaatiomomentti

2. Tarkista kotitehtävät

Front-end-kysely:

1. Mitä laitteita kutsutaan yksinkertaisiksi mekanismeiksi, mihin ne ovat?

2. Mitä tiedät yksinkertaisimmista mekanismeista, saat esimerkkejä?

3.Mikä on vipu? Mihin se on tarkoitettu?

4. Mitä kutsutaan voiman olkapääksi? Voiman hetki?

5. Muotoile vivun tasapainotila?

6. Formuloi "mekaniikan kultainen sääntö"

7. Miksi ovenkahva ei ole kiinnitetty oven keskelle eikä sen reunaan.

8. Onko mahdollista kääntää maata vivulla, jolla on tukipiste? Perustele vastaus.

3. Tehtävien ratkaiseminen

tavoite:   Pienemmän vipuvarren pituus on 5 cm, suuremman 30 cm. 12N: n voima vaikuttaa pieneen varteen. Mikä voima on kohdistettava suurempaan hartiaan vivun tasapainottamiseksi? Löydätkö voimassa olevan voiton?

ilmoittautua: BBC: ratkaisu:

l 1 = 5 cm 0,05 m 1) Kirjoita vivun tasapainotila:

12 = 30 cm, 0,3 m

F 1 = 12 N ilmaista siitä F 2:

F 2 =?

F 1 / F 2 =? 2) Etsi voiman lisäys, eli

.

vastaus:   F2 = 2H, F1 / F2 = 6H.

Mallin mukaan ratkaise ongelma:300H voima vaikuttaa pienempään vipuvarteen ja 20N - suurempiin käsivarsiin. Pienemmän hartian pituus on 5 cm. Määritä isomman hartian pituus. Tee piirustus.

Testaa itseäsi (vastaus: 0.75m)

Mallin mukaan ratkaise ongelma:  Vivun päissä toimivat voimat 25N ja 150N. Etäisyys tukipisteestä 3 cm: n suurempaan voimaan: Määritä vivun pituus, jos se on näiden voimien vaikutuksesta tasapainossa?

Testaa itseäsi (vastaus: 0,21m)

tavoite:   200 kg paino nostettiin vivun avulla. Kuinka suuri kuorma oli, jos vivun pitkään varteen vaikuttava voima teki 400 j.

Tehdään selittävä kuva:

l 2

ilmoittautua: BBC: ratkaisu:

m 1 = 200 kg 1) Kirjoita mekaniikan matemaattinen sääntö: А 1 = А 2

A 2 = 400 J 2) määritelmän mukaan työ  - liikkeen aikana vaikuttavan voiman tuote

h =? kehon polku, jonka vartalo kulkee tämän voiman vaikutuksesta. sitten:

Ja 1 = F 1 · h 1

Ilmaista tästä kaavasta h 1:

3) F 1: n löytämiseksi käytämme kaavaa kuorman painovoiman löytämiseen:

F1 = F säikeet = m 1 g = 200 kg · 10N / kg = 2000N

4) Koska A 1 = A 2, lasketaan h 1:

vastaus:   h 1 = 0,2 N.

Mallin mukaan ratkaise ongelma:  Vivun avulla 0,84 kN painavaa ovea nostettiin hieman toimimalla pitkään varteen 30N voimalla. Tässä tapauksessa mekaaninen työ tehtiin 26J. Millä korkeudella ovi nostettiin ja kuinka suuri etäisyys vivun pitkän varren pää liikkui?

Testaa itseäsi (vastaus: 3,1 cm korkeuteen; 8,7 cm) (kotona)

Kotitehtävät Ajattele tutkittavan aiheen ongelmaa ja ratkaise se. Pov par 47

Tasa-arvoinen työ yksinkertaisia ​​mekanismeja käytettäessä. Mekaniikan "kultainen sääntö".

• Fysiikan opettaja Puchkova SA
• MBOU Sukhovskaya SOSH

• Laitteita, jotka muuttavat voimia, kutsutaan mekanismeiksi.

•   vipu (lohko, portti),
•   kalteva taso (kiila, ruuvi).

• hakemus

•   Vivun sääntö perustuu jokapäiväisessä elämässä ja tekniikassa käytettävien monenlaisten työkalujen toimiin, joissa vaaditaan vahvuuden tai polun hankkimista.

• Kiinteä lohko on lohko, jonka akseli on kiinteä eikä nouse ja pudota kuormia nostettaessa.

• Liikkuva lohko on lohko, jonka akseli nousee ja putoaa kuorman mukana. Hän antaa voiman lisäyksen 2 kertaa.

• Käytä käytännössä liikkuvan yksikön ja kiinteän yhdistelmää. Kiinteää lohkoa käytetään mukavuuden vuoksi. Hän ei voita vahvuudessa, mutta muuttaa voiman suuntaa.

• rakentaminen

• lääketiede

• ruuvi

•   Muinaisina aikoina käytettyjä yksinkertaisia ​​mekanismeja.

• Käyttö

• portti

•   Jotta vesi saataisiin joen tai kanavan alemmalta tasolta esimerkiksi ylemmälle, toiseen kanavaan, jonka läpi se virtaa edelleen "itsestään", keksittiin yksinkertainen, mutta erittäin tehokas tekninen laite - shaduf. Hän näyttää nosturilta - pitkä vipu, jossa on vastapaino.

•   Kreikkalaiset yrittivät vähentää käsityön määrää rakennuslaitteita käyttämällä. Kuudennella vuosisadalla eKr. He keksivät kaksi nosturia: pienten ja raskaampien kuormien nostamiseen. Arkeologien löytämien kuvien mukaan yhden muinaisenkaupungin raunioista oli mahdollista selvittää, kuinka hän toimi. Viisi ihmistä pyörittivät valtavan nosturin pyörää, samaan aikaan kaksi ajoi kuormaa alhaalta ja kaksi ylhäältä.

•   Yksinkertaisia ​​mekanismeja käytetään pääasiassa vahvuuden saamiseksi, ts. lisää kehoon vaikuttavaa voimaa useita kertoja.

• kysymys

• Tekee

•   Polut, joita vipuun kohdistuvien voimien kohdistuspisteet kulkevat, ovat kääntäen verrannollisia voimiin.

• h1 / h2 = F2 / F1

•   Toimimalla vivun pitkään varteen voitamme vahvuutena, mutta samalla menetämme saman määrän matkalla.

•   Vivun käyttö
•   voimme voittaa joko voimassa,
• joko etäisyydessä.

•   Legenda Archimedesista sanoo, että hän ihaili vivun säännön löytämistä, hän huudahti: "Anna minulle tukipiste ja käännän maan ympäri"

• V = 30 000 km / s
• t = 10 miljoonaa vuotta

• Liikkuva yksikkö ei voita työssä

• Kuinka monta kertaa voittaa voimaaniin monta kertaa häviäminen etäisyydessä

• Mekaniikan "kultainen sääntö" koskee kaikkia mekanismeja.

• Tyypit mekanismeista

• 1. Kuorma nostettiin siirrettävän kappaleen avulla 1,5 m: n korkeudelle. Kuinka kauan köyden vapaata päätä jatkettiin?
• 1,5 m 0,75 m 3
• 2. Kuorma nostettiin siirrettävän kappaleen avulla 7 m korkeuteen. Mitä työtä työntekijä teki kuorman nostamisessa, jos hän kohdisti köyden päähän 160 N: n voiman? Mitä työtä hän tekee, jos hän nostaa tämän kuorman 5 m korkeuteen?

• Aivan oikein!

• Virhe !!!