Les blocs sont classés en tant que mécanismes simples. Dans le groupe de ces dispositifs, qui servent à convertir les efforts, en plus des blocs, comprennent un levier, un plan incliné.

La définition

Bloc  - un corps solide capable de pivoter autour d'un axe fixe.

Les blocs sont fabriqués sous la forme de disques (roues, cylindres, etc.) comportant une rainure à travers laquelle passe une corde (torse, corde, chaîne).

Fixed est un bloc d'axe fixe (Fig. 1). Il ne bouge pas lorsque vous soulevez une charge. Le bloc fixe peut être considéré comme un levier ayant des épaules égales.

La condition pour l’équilibre du bloc est la condition pour l’équilibre des moments de forces qui lui sont appliqués:

Le bloc de la figure 1 sera en équilibre si les forces de tension des fils sont égales à:

puisque les épaules de ces forces sont les mêmes (OA \u003d OV). Une unité fixe ne donne pas de gain de force, mais vous permet de changer le sens d'action de la force. Tirer sur la corde qui vient d'en haut est souvent plus pratique que de tirer sur la corde qui va d'en bas.

Si la masse de la charge attachée à une extrémité de la corde projetée sur le bloc fixe est égale à m, une force F égale à doit être appliquée à l'autre extrémité de la corde afin de la soulever:

à condition que la force de friction dans le bloc ne soit pas prise en compte. S'il est nécessaire de prendre en compte le frottement dans le bloc, alors le coefficient de résistance (k) est introduit, alors:

Un remplacement de bloc peut servir de support lisse et immobile. Une corde (corde) est projetée sur un tel support, qui glisse le long du support, mais la force de friction augmente.

L'unité fixe ne donne pas de gain de travail. Les chemins qui passent les points d'application des forces sont les mêmes, égaux à la force, donc égaux au travail.

Pour obtenir un gain en force, on utilise une combinaison de blocs, par exemple un double bloc. Lorsque les blocs doivent avoir des diamètres différents. Ils sont reliés entre eux sans mouvement et sont montés sur un seul axe. Une corde est attachée à chaque bloc afin qu'il puisse être enroulé sur ou en dehors du bloc sans glisser. Les épaules des forces dans ce cas seront inégales. Le double bloc agit comme un levier avec des épaules de différentes longueurs. La figure 2 montre un schéma en double bloc.

La condition d'équilibre pour le levier de la Fig. 2 sera la formule:

La double unité peut convertir le pouvoir. En appliquant moins de force à une corde enroulée autour d'un bloc de grand rayon, on obtient une force qui agit sur le côté de la corde enroulée autour d'un bloc de rayon plus petit.

Un bloc en mouvement est un bloc dont l'axe se déplace avec la charge. Sur la fig. 2 bloc mobile peut être considéré comme un levier avec des épaules de différentes tailles. Dans ce cas, le point O est le point d'appui du levier. OA est l'épaule du pouvoir; OB est l'épaule du pouvoir. Considérons la fig. 3. L'épaule de la force est deux fois plus grande que celle de la force. Par conséquent, pour atteindre l'équilibre, il est nécessaire que la magnitude de la force F soit deux fois inférieure au module de la force P:

Nous pouvons en conclure qu’à l’aide d’un bloc mobile, nous obtenons un gain en force deux fois. La condition d'équilibre du bloc en mouvement sans tenir compte de la force de frottement s'écrit:

Si vous essayez de prendre en compte la force de friction dans le bloc, entrez le coefficient de résistance du bloc (k) et obtenez:

Parfois, une combinaison d'un bloc mobile et fixe est utilisée. Dans cette combinaison, une unité fixe est utilisée pour plus de commodité. Cela ne donne pas un gain de force, mais vous permet de changer le sens de la force. L'unité mobile est utilisée pour modifier la magnitude de la force appliquée. Si les extrémités du câble recouvrant le bloc font des angles égaux avec l’horizon, le rapport de la force affectant la charge au poids du corps est égal au rapport entre le rayon du bloc et la corde de l’arc que le câble couvre. Si les câbles sont parallèles, la force requise pour soulever la charge sera deux fois inférieure au poids de la charge à soulever.

La règle d'or de la mécanique

Les mécanismes simples de gain dans le travail ne le font pas. Combien nous gagnons en force, nous perdons le même nombre de fois dans la distance. Puisque le travail est égal au produit scalaire de la force par déplacement, il ne changera donc pas si vous utilisez des blocs en mouvement (ainsi que des blocs immobiles).

Sous la forme de la formule "règle d'or" peut être écrit comme suit:

où est le chemin parcouru par le point d'application de la force - le chemin parcouru par le point d'application de la force.

La règle d'or est la formulation la plus simple de la loi de conservation de l'énergie. Cette règle s'applique aux cas de mouvements de mécanismes uniformes ou presque uniformes. Les distances du mouvement de translation des extrémités des cordes sont associées aux rayons des blocs (et) comme:

Nous comprenons que pour remplir la «règle d'or» d'un double bloc, il est nécessaire que:

Si les forces sont équilibrées, le bloc repose ou se déplace de manière uniforme.

Exemples de résolution de problèmes

Exemple 1

Exemple 2

Description bibliographique:  Shumeiko A.V., Vetashenko O.G. Une vision moderne du mécanisme simple du «bloc» étudié dans les manuels de physique pour la 7e année // Young Scientist. - 2016. - N ° 2. - Art. 106-113. 07.07.2019).

  Les manuels de physique destinés à la 7e année lorsqu’on étudie un mécanisme de bloc simple interprètent différemment le force pour soulever une cargaison avec en utilisant ce mécanisme, par exemple: dans manuel Pyoryshkina A. B. gains en la force est obtenue avec en utilisant la roue du bloc sur laquelle agissent les forces du levier, et dans le manuel Gendenstein L. E. Le même gain est obtenu avec en utilisant un câble sur lequel agit la force de tension du câble. Différents manuels, différentes matières et différentes forces - recevoir une victoire en force pour soulever une charge. Par conséquent, le but de cet article est de rechercher des objets et des forces avec par lequel le gain en force lorsque vous soulevez la charge avec un simple mécanisme de blocage.

Mots-clés:

Premièrement, nous allons nous familiariser et comparer le gain de force obtenu en soulevant une charge avec un simple mécanisme de blocage dans les manuels de physique pour la 7e année. Pour cela, nous allons placer des extraits de manuels avec les mêmes concepts pour plus de clarté.

Pour résumer la familiarisation et la comparaison des textes et des figures dans les manuels scolaires:

Preuve de la force acquise dans le manuel A. La Poryshkina est exécutée sur la roue à blocs et la force qui agit correspond à la force du levier. lors du levage d'une charge, le bloc fixe ne donne pas de gain de force et le bloc en mouvement donne un gain de force de 2 fois. Il n'y a aucune mention du câble sur lequel la charge est suspendue à l'unité fixe et de l'unité mobile à la charge.

D'autre part, dans le manuel de L. E. Gendenshtein, la preuve du gain de résistance est réalisée sur un câble sur lequel une charge ou une unité mobile avec une charge est suspendue et la force qui agit est la force de tension du câble; lors du levage d'une charge, un bloc fixe peut donner un gain de puissance deux fois supérieur, mais il n'y a aucune mention d'un levier sur la roue de bloc.

La recherche de littérature avec une description du gain de puissance dans les blocs et les câbles a conduit au «Manuel élémentaire de physique» édité par l’académicien G. S. Landsberg, au §84. Les machines simples, pages 168-175, décrivent: "un bloc simple, un bloc double, un portail, un bloc poulie et un bloc différentiel". En effet, dans sa conception, "le double bloc procure un gain de résistance lors du levage de la charge, du fait de la différence de longueur des rayons des blocs", avec lequel la charge est levée, et "le palan à chaîne donne le gain en force lors du levage de la charge, du fait du , sur plusieurs parties auxquelles une charge est suspendue. ” Ainsi, il était possible de comprendre pourquoi le gain de résistance est obtenu lors du levage de la charge, séparément du bloc et du câble (corde), mais il n'a pas été possible de déterminer comment le bloc et le câble interagissent et de transférer le poids de la cargaison entre eux, car la charge peut être suspendue à un câble , et le câble est projeté sur le bloc ou la charge peut être suspendue au bloc et le bloc est suspendu au câble. Il s'est avéré que la force de tension du câble est constante et agit sur toute la longueur du câble; le transfert du poids de la cargaison par le câble au bloc se fera donc à chaque point de contact entre le câble et le bloc, ainsi que le transfert du poids de la charge suspendue au bloc. Afin de clarifier l'interaction de l'unité avec le câble, nous allons mener des expériences sur le gain de puissance dans l'unité mobile, lors du levage de la charge, à l'aide des équipements du cabinet de physique de l'école: dynamomètres, blocs de laboratoire et un ensemble de charges en 1N (102 g). Nous commençons les expériences avec l’unité mobile, car nous avons trois versions différentes de pouvoir gagner en puissance dans cette unité. La première version est “Fig. 180. Une unité mobile comme levier avec des épaules inégales »- Manuel de A. Poryshkina, deuxième« Fig. 24.5 ... deux forces de tension de câble identiques F »- selon le manuel de L. Hendenstein et enfin le troisième« Fig. 145. Polyspast » . Soulever une charge avec une cage mobile d'un palan à chaîne sur plusieurs parties d'un câble - selon le manuel de G. Landsberg G.

Expérience n ° 1. "Fig. 183"

Pour effectuer l'expérience n ° 1, gagnez en force sur le bloc mobile avec un «levier à bras inégaux de l'OAB fig.180» selon le manuel A. Peryshkina, sur le bloc mobile «Fig. 183» en position 1, tirez un levier à épaulements inégaux de l'OAV, comme sur «Fig. 180», et commencez à soulever la charge de la position 1 à la position 2. À cet instant, l'unité commence à tourner dans le sens antihoraire autour de son axe au point A et au point B - l'extrémité du levier au-delà de laquelle l'élévateur va au-delà du demi-cercle, le long duquel le câble d’en-dessous s’enroule autour du bloc mobile. Point O - le point d'appui du levier, qui doit être fixe, descend, voir "Fig. 183" - position 2, c'est-à-dire que le levier avec des épaules inégales OAB change comme un levier avec des épaules égales (les mêmes chemins passent par les points O et B).

Sur la base des données obtenues lors de l'expérience n ° 1 sur les changements de position du levier OAB sur le bloc mobile lors du levage de marchandises de la position 1 à la position 2, nous pouvons conclure que la représentation du bloc mobile en tant que levier à épaules inégales dans "Fig. 180", lors du levage La charge, avec la rotation du bloc autour de son axe, correspond à un levier aux épaules égales, qui ne procure pas de gain de force lors du levage de la charge.

Nous commençons l'expérience n ° 2 en fixant les dynamomètres aux extrémités du câble, sur lesquels nous accrocherons une unité mobile d'un poids de 102 g, ce qui correspond à une gravité de 1 N. L'une des extrémités du câble sera fixée à la suspension et nous soulèverons la charge sur l'unité mobile à l'autre extrémité du câble. Avant le levage, les lectures des deux dynamomètres à 0,5 N, au début du levage des lectures du dynamomètre, au cours desquelles le levage a eu lieu, sont passées à 0,6 N et le sont restées pendant le levage, à la fin du levage, les lectures sont revenues à 0,5 N. pour une suspension fixe n'a pas changé pendant l'ascension et est resté égal à 0,5 N. Analysons les résultats de l'expérience:

1. Avant le levage, lorsqu'une charge de 1 N (102 g) est suspendue à un bloc mobile, le poids de la charge est réparti sur toute la roue et transféré au câble, qui entoure le bloc par le bas, avec le demi-cercle complet de la roue.
2. Avant de lever les lectures des deux dynamomètres à 0,5 N, ce qui indique la répartition du poids de la charge de 1 N (102 g) dans deux parties du câble (avant et après le bloc) ou que la force de traction du câble est de 0,5 N, et sur toute la longueur du câble (qui au début est identique à l'extrémité du câble), ces deux affirmations sont vraies.

Comparons l’analyse de l’expérience n ° 2 avec les versions de manuels qui gagnent en force deux fois avec un bloc en mouvement. Commençons par l'énoncé du manuel de Gendenstein L.E: «... trois forces sont appliquées au bloc: le poids de la charge P dirigé vers le bas et deux forces de tension de câble identiques dirigées vers le haut (Fig. 24.5)." L’affirmation que le poids de la cargaison dans “Fig. 14.5 ”était répartie dans deux parties du câble, avant et après le bloc, car la force de tension du câble est de un. Il reste à analyser la signature pour “Fig. 181” du manuel de A. V. Poryshkin “Combinaison de blocs fixes et mobiles - poulie”. Une description de l'appareil et du gain de puissance, lors du levage de la charge, à l'aide d'un palan à chaîne, est donnée dans le manuel de physique élémentaire, éd. Lansberg G. S. où il est dit: "Chaque morceau de corde entre les blocs agira sur une charge en mouvement avec une force T, et tous les morceaux de la corde agira avec une force nT, où n est le nombre de sections séparées de la corde reliant les deux parties du bloc." Il s'avère que si nous appliquons le gain de résistance à la "Figure 181" par la "corde reliant les deux parties" du bloc de chaîne du manuel de physique élémentaire de G.S. Landsberg, la description du gain de force du bloc mobile dans "Fig. 179 et, respectivement, Fig. 180 ”est une erreur.

Après avoir analysé quatre manuels de physique, nous pouvons conclure que la description existante du gain de puissance par un mécanisme de bloc simple ne correspond pas à la situation réelle et nécessite donc une nouvelle description du fonctionnement d’un mécanisme de bloc simple.

Engin de levage simple  se compose d'un bloc et d'une corde (corde ou chaîne).

Les blocs de ce mécanisme de levage sont divisés en:

par conception simple et complexe;

par la méthode de levage de la charge en mouvement et à l'arrêt.

Familiarité avec la conception des blocs va commencer par bloc simple, qui est une roue qui tourne autour de son axe, avec une rainure autour du pourtour du câble (corde, chaîne) Fig. 1 et peut être considéré comme un bras égal, dans lequel les épaules d'efforts sont égales au rayon de la roue: ОА \u003d ОВ \u003d r. Une telle unité ne donne pas de gain de force, mais vous permet de changer le sens de déplacement du câble (corde, chaîne).

Double bloc  se compose de deux blocs de rayons différents, fixés rigidement l'un à l'autre et montés sur l'axe commun de la figure 2. Les rayons des blocs r1 et r2 sont différents et, lors de la levée de la charge, agissent comme un levier avec des épaulements inégaux et le gain en force sera égal au rapport des longueurs des rayons du bloc de plus grand diamètre au bloc de plus petit diamètre F \u003d P · r1 / r2.

Passerelle consiste en un cylindre (tambour) et une poignée attachée à celui-ci, qui agit comme un bloc de grand diamètre.Le gain en force donné par le collier est déterminé par le rapport du rayon du cercle R décrit par la poignée au rayon du cylindre r sur lequel la corde est enroulée F \u003d P / r / R.

Passons maintenant à la méthode de levage de charges en blocs. Dans la description de conception, tous les blocs ont un axe autour duquel ils tournent. Si l’axe du bloc est fixe et que, lorsqu’on soulève des marchandises, il ne s’agit ni de monter ni de descendre, on parle alors bloc fixebloc simple, double bloc, portail.

À bloc roulantl'axe monte et descend avec la charge de la figure 10 et il est principalement destiné à éliminer le pli du câble à l'endroit de la suspension de la charge.

Familiarisons-nous avec l'appareil et la méthode de levage de la deuxième partie d'un simple mécanisme de levage - un câble, un câble ou une chaîne. Le câble est torsadé à partir de fils d'acier, le câble est torsadé à partir de fils ou de torons et la chaîne est constituée de maillons interconnectés.

Moyens de suspension de la cargaison et de gain de puissance, lors du levage d'une cargaison, avec un câble:

Sur la fig. 4, la charge est fixée à une extrémité du câble et si vous soulevez la charge à l’autre extrémité du câble, le soulèvement de cette charge nécessitera une force légèrement supérieure au poids de la cargaison, puisqu'un simple gain en force ne donne pas F \u003d P.

Sur la figure 5, le travailleur se soulève par le câble qui se plie autour d'un bloc simple, le siège sur lequel il est assis est fixé à une extrémité de la première partie du câble et le travailleur se soulève pour la deuxième partie du câble avec une force deux fois inférieure à son poids. parce que le poids du travailleur était réparti sur deux parties du câble, la première du siège au bloc et la seconde du bloc aux mains du travailleur F \u003d P / 2.

Sur la figure 6, deux ouvriers soulèvent la charge à l'aide de deux câbles et le poids de la charge est réparti uniformément entre les câbles. Chaque ouvrier soulève donc la charge avec la moitié du poids de la charge F \u003d P / 2.

Sur la figure 7, les travailleurs soulèvent une charge suspendue à deux parties d'un câble et le poids de la charge est réparti uniformément entre les parties de ce câble (entre deux câbles) et chaque ouvrier soulève la charge avec une force égale à la moitié du poids de la charge F \u003d P / 2.

Sur la figure 8, l'extrémité du câble, pour laquelle l'un des travailleurs a soulevé la charge, a été fixée sur une suspension fixe et le poids de la charge a été réparti en deux parties du câble. Lorsque le travailleur a soulevé la charge, la seconde extrémité du câble a été doublée, la force avec laquelle le travailleur levant moins de poids F \u003d P / 2 et la charge sera 2 fois plus lente.

Sur la figure 9, la charge est suspendue à 3 parties d'un câble, dont une extrémité est fixe et le gain en force, lors du levage de la charge, sera de 3 car le poids de la charge sera réparti sur trois parties du câble F \u003d P / 3.

Pour éliminer le pli et réduire la force de frottement, un simple bloc est installé à l'endroit de la suspension de la charge et la force requise pour soulever la charge n'a pas changé, puisqu'un simple bloc ne donne pas un gain de résistance des Fig. 10 et Fig. 11, et le bloc lui-même s'appelle bloc mobile, puisque l’axe de ce bloc monte et descend avec la charge.

Théoriquement, la charge peut être suspendue sur un nombre illimité de pièces d'un câble, mais elles sont pratiquement limitées à six pièces. Un tel mécanisme de levage s'appelle poulie, qui consiste en un support fixe et mobile avec des blocs simples, qui sont alternativement courbés autour d’un câble fixé à une extrémité à un support fixe, et la charge est soulevée à la seconde extrémité du câble. Le gain en force dépend du nombre de parties du câble entre les clips fixes et mobiles. En règle générale, il s'agit de 6 parties du câble et le gain en puissance est de 6 fois.

L'article traite des interactions réelles entre les blocs et le câble lors du levage de la charge. La pratique actuelle qui consistait à déterminer «un bloc fixe ne procure pas un gain de résistance, et un bloc mobile donne un gain de force de 2 fois» interprétait de manière erronée l'interaction du câble et du bloc dans le mécanisme de levage et ne reflétait pas toute la diversité des conceptions de bloc, ce qui avait conduit au développement d'idées erronées unilatérales concernant bloquer. Comparé aux volumes existants de matériel pour étudier le mécanisme simple du bloc, le volume de l'article a été multiplié par 2, mais cela a permis d'expliquer de manière claire et intelligible les processus se déroulant dans le mécanisme de levage simple, non seulement pour les étudiants, mais également pour les enseignants.

Références:

1. Poryshkin, A.V. Physics, 7ème classe.: Manuel / A.V. Poryshkin.- 3ème éd., Supplémentaire- M.: Drofa, 2014, - 224 s., Ill. ISBN 978-55358-14436-1. § 61. Application de la règle de l'équilibre du levier à un bloc, p. 181-183.
2. Gendenstein, L.E. Physics. 7ème année. 2 heures, première partie. Manuel pour les établissements d’enseignement / L. E. Gendenshten, A. B. Kaydalov, V. B. Kozhevnikov; sous la direction de V. A. Orlova, I. I. Roisen, 2e éd., Rév. - M .: Mnemosyne, 2010.-254 p .: Ill. ISBN 978-55346-01453-9. § 24. Mécanismes simples, p. 188-196.
3. Manuel élémentaire de physique, édité par l'académicien G. S. Landsberg Tome 1. Mécanique. La chaleur Physique moléculaire, 10e éd., Moscou: Nauka, 1985. § 84. Simple Machines, p. 168–175.
4. Gromov, S.V. Physics: Textbook. pour 7 cl. enseignement général. institutions / S.V. Gromov, N.A. Rodina.- 3e éd. - M .: Education, 2001.-158 s,: ill. ISBN-5–09–010349–6. § 22. Block, pages 55-57.

Mots-clés: bloc, double bloc, bloc fixe, bloc mobile, poulie..

Annotation:   Les manuels de physique de 7e année, lorsqu'ils étudient un mécanisme de bloc simple, interprètent différemment le gain de force lorsque vous soulevez une charge à l'aide de ce mécanisme, par exemple: dans le manuel A.V. Peryshkina, un gain de force est obtenu à l'aide d'une roue à blocs sur laquelle agissent les forces du levier, et dans le manuel de Gendenshtein L. E., le même gain est obtenu à l'aide d'un câble, sur lequel agit la force de tension du câble. Différents manuels, différents sujets et différentes forces - pour gagner en force en soulevant une charge. Par conséquent, le but de cet article est de rechercher des objets et des forces à l’aide desquels un gain de force est obtenu lors de la levée d’une charge avec un simple mécanisme de blocage.

Le plus souvent, des mécanismes simples sont utilisés pour gagner de la force. Autrement dit, avec moins de force, déplacez plus de poids en comparaison. De plus, le gain en force n'est pas réalisé «gratuitement». Le retour sur investissement est la perte de distance, c’est-à-dire que vous devez faire plus de mouvement que sans utiliser un mécanisme simple. Cependant, lorsque les forces sont limitées, l’échange de distance entre forces est bénéfique.

Les blocs mobiles et fixes font partie des types de mécanismes simples. En outre, ils constituent un levier modifié, qui est également un mécanisme simple.

Bloc fixe  ne donne pas un gain de force, il change simplement le sens de son application. Imaginez que vous ayez besoin de soulever une lourde charge sur la corde. Vous devrez le retirer. Mais si vous utilisez un bloc fixe, vous devrez alors tirer vers le bas, pendant que la charge monte. Dans ce cas, ce sera plus facile pour vous, car la force nécessaire sera constituée de la force musculaire et de votre poids. Sans l'utilisation d'un bloc fixe, il serait nécessaire d'appliquer la même force, mais ce serait uniquement grâce à la force musculaire.

Le bloc fixe est une roue avec une rainure pour la corde. La roue est fixe, elle peut pivoter autour de son axe mais ne peut pas bouger. Les extrémités de la corde (câble) pendent, une charge est attachée à l’un et la force est appliquée à l’autre. Si vous tirez le câble vers le bas, la charge augmente.

Comme il n'y a pas de gain de force, il n'y a pas de perte de distance. La distance à laquelle la charge monte, la corde doit être abaissée de la même distance.

Utiliser bloc roulant donne un gain en force deux fois (idéalement). Cela signifie que si le poids de la charge est F, pour le soulever, vous devez appliquer la force F / 2. L'unité mobile est constituée de la même roue avec une rainure de câble. Cependant, une extrémité du câble est fixée ici et la roue est mobile. La roue se déplace avec la charge.

Le poids de la charge est la force descendante. Il est équilibré par deux forces dirigées vers le haut. L'un est créé par le support auquel le câble est attaché, l'autre par le câble. La force de tension du câble est la même des deux côtés, ce qui signifie que le poids de la charge est également réparti entre eux. Par conséquent, chacune des forces est 2 fois moins que le poids de la cargaison.

Dans des situations réelles, le gain en force est inférieur à 2 fois, car la force de levage est partiellement "utilisée" pour le poids de la corde et du bloc, ainsi que pour le frottement.

L'unité mobile, donnant presque le double d'un gain de force, donne une double perte de distance. Pour lever la charge jusqu'à une certaine hauteur h, il est nécessaire que les cordes de chaque côté du bloc diminuent de cette hauteur, c'est-à-dire que vous obteniez au total 2h.

Utilisez généralement des combinaisons de blocs fixes et mobiles - agrès. Ils vous permettent de gagner en force et en direction. Plus le palan est mobile, plus le gain de force est important.

POINT:Physique

CLASSE: 7

THÈME DE LA LEÇON:Plan incliné. La règle d'or de la mécanique.

Professeur de physique

TYPE DE LEÇON:Combiné.

OBJECTIF DE LA LEÇON:  Mise à jour des connaissances sur le sujet "Mécanismes simples"

et apprendre la position générale pour toutes les variétés de simples

mécanismes, qui s'appelle la "règle d'or" de la mécanique.

Tâches de la leçon:

ÉDUCATIF:

-   approfondir les connaissances sur la condition d'équilibre d'un corps en rotation, sur les blocs en mouvement et immobiles;

Prouvez que les mécanismes simples utilisés dans le travail donnent un gain de force et permettent en revanche de changer la direction du mouvement du corps sous l'action de la force;

Développer des compétences pratiques dans la sélection de matériel raisonné.

ÉDUCATIF:

Cultiver une culture intellectuelle en amenant les étudiants à comprendre la règle de base des mécanismes simples;

Présentez les fonctions d'utilisation de l'effet de levier dans la vie quotidienne, dans la technologie, dans un atelier scolaire, dans la nature.

PENSER LE DÉVELOPPEMENT:

Pour former la possibilité de généraliser des données connues sur la base de mettre en évidence l'essentiel;

Éléments de forme de recherche créative basés sur la réception de la généralisation.

EQUIPEMENT:  Dispositifs (leviers, jeu de charges, règle, blocs, plan incliné, dynamomètre), tableau «Leviers dans la vie sauvage», ordinateurs, documents (tests, cartes avec tâches), manuel, tableau, craie.

COURS DE LEÇON.

ÉLÉMENTS STRUCTURELS DE L'ACTIVITÉ DE LEÇON DE L'ENSEIGNANT ET DES ÉLÈVES

ÉNONCÉ DE L'OBJECTIF DE LEÇONL'enseignant s'adresse à la classe:

Embrassant le monde entier de la terre au ciel,

Susciter plus d'une génération,

Le progrès scientifique se déplace sur la planète.

La nature a moins de secrets.

Comment utiliser la connaissance est la préoccupation des gens.

Aujourd’hui, les gars, nous allons nous familiariser avec la position générale des mécanismes simples, qui s’appelle La règle d'or de la mécanique.

QUESTION POUR LES ÉTUDIANTS (GROUPE LINGUISTE)

Pourquoi pensez-vous que la règle s'appelle "or"?

RÉPONSE: "La règle d'or " - un des plus anciens commandements moraux contenus dans les proverbes populaires, qui disent: Ne faites pas aux autres ce que vous ne voulez pas vous infliger, ont parlé les anciens sages de l’Est.

RÉPONSE DU GROUPE DE RÉPONSE: "Golden ”est le fondement de toutes les fondations.

IDENTIFICATION DE LA CONNAISSANCE. TEST DE PERFORMANCE «TRAVAIL ET PUISSANCE»

  (sur ordinateur, test attaché)

  TÂCHES ET QUESTIONS DE FORMATION.

1. Qu'est-ce qu'un levier?

2. Qu'est-ce qu'on appelle l'épaule du pouvoir?

3. La règle d'équilibre de levier.

4. Formule de la règle d'équilibre de levier.

5. Trouvez l'erreur dans la figure.

6. En utilisant la règle de balance à levier, trouvez F2

d1 \u003d 2cm d2 \u003d 3cm

7. Le levier sera-t-il en équilibre?

d1 \u003d 4cm d2 \u003d 3cm

Un groupe de linguistes effectue № 1, 3, 5.

Groupe de précision № 2, 4, 6, 7.

TÂCHE EXPÉRIMENTALE DU GROUPE D'ENSEIGNEMENT

1. Équilibrer le levier

2. Suspendez deux poids sur le côté gauche du levier à une distance de 12 cm de l'axe de rotation

3. Équilibrez ces deux poids:

a) une charge _ _ _ épaule _ _ _ cm.

b) deux poids _ _ _ épaule _ _ _ cm.

c) trois poids _ _ _ épaule _ _ _ voir

Un consultant travaille avec des étudiants

Dans un monde d'intérêt.

"Effet de levier dans la faune"

(Marina Minakova, lauréate des Olympiades de biologie)

TRAVAILLER  Affichage d'expériences (consultant)

ÉTUDIÉ  N ° 1 Application de la loi d'équilibre de levier au bloc.

MATÉRIEL.a) bloc fixe.

Mettre à jour plus tôt Les étudiants doivent expliquer qu’une unité fixe peut  appris à considérer comme un bras égal et gagner en

connaissance de simple ne donne pas la force

mécanismes. N ° 2 Équilibre des forces sur un bloc en mouvement.

Étudiant à partir d’expériences, ils concluent que la téléphonie mobile
  le bloc donne un gain en force deux fois et la même perte en
  le chemin.

ÉTUDE

NOUVEAU MATERIEL.Archimède est mort il y a plus de 2 000 ans, mais aussi
  Aujourd’hui, la mémoire des gens garde ses mots: «Donne-moi un point d'appui, et
  Je vais élever le monde entier pour vous. " Ainsi dit le remarquable grec ancien
  scientifique - mathématicien, physicien, inventeur, ayant développé une théorie
  exploiter et réaliser ses capacités.

En face du souverain de Syracuse, Archimède, profitant

difficile
  dispositif de levier, seul il a abaissé le navire. La devise
  tous ceux qui en ont trouvé un nouveau sont servis par le célèbre Eureka!

L’un des mécanismes simples permettant de gagner en force est
  plan incliné. Définir le travail effectué avec
  plan incliné.

DÉMONSTRATION D'EXPÉRIENCE:

Forces de travail sur un plan incliné.

  Nous mesurons la hauteur et la longueur du plan incliné et

Comparez leur rapport avec un gain de force sur

F  l'avion.

L A) on répète l'expérience en changeant l'angle du tableau.

  Conclusion de l'expérience:plan incliné donne

h  gagner en puissance autant de fois que sa longueur

Plus de hauteur. \u003d

2. La règle d'or de la mécanique tient pour

  levier

En tournant le levier combien de fois

nous gagnons en force, nous perdons autant de fois

en mouvement.

AMELIORATION Missions qualité.

ET APPLICATIONN ° 1. Pourquoi les conducteurs de train évitent d’arrêter des trains

CONNAISSANCEla montée? (rencontre un groupe de linguistes).

  B

N ° 2 Un bloc en position B glisse le long d’une pente

avion, surmonter les frictions. Sera

faire glisser la barre et en position A? (donnez une réponse

points de précision).

Réponse: Sera, parce que la valeurF le frottement de la barre sur le plan n'est pas
  dépend de la surface des surfaces en contact.

Tâches de règlement.

№ 1. Trouver une force parallèle à la longueur du plan incliné, dont la hauteur est de 1 m., Longueur 8 m., De sorte que la charge pesant 1,6 * 10³ N soit maintenue sur le plan incliné

Compte tenu de: Solution:

h \u003d 1m F \u003d F \u003d

Réponse: 2000H

N ° 2. Pour maintenir des traîneaux avec un coureur pesant 480 N sur la montagne glacée, une force de 120 N. est nécessaire.La pente de la colline sur toute sa longueur est constante. Quelle est la longueur de la montagne, si la hauteur est de 4 m.

Compte tenu de: Solution:

h \u003d 4m l \u003d

Réponse: 16m

N ° 3. Une voiture d'un poids de 3 * 104 N se déplace uniformément sur un ascenseur d'une longueur de 300 m et d'une hauteur de 30 m. Déterminez la force de traction de la voiture si la force de friction des roues au sol est de 750 N. Quel type de travail le moteur effectue-t-il en cours de route?

Compte tenu de: Solution:

P \u003d 3 * 104H Force requise pour le levage
  Ftr \u003d 750H de la voiture sans frottement

l \u003d 300 m F \u003d F \u003d

h \u003d 30m La force de traction est égale à: F traction \u003d F + Ftr \u003d 3750H

Ftyag-?, A -? Fonctionnement du moteur: A \u003d F pull * L

A \u003d 3750H * 300m \u003d 1125 * 103J

Réponse: 1125kJ

Résumer la leçon, évaluer le travail des élèves par des consultants en utilisant une carte d’une approche non différenciée des types d’activités de la leçon.

ACCUEIL § 72 rep. § 69.71. avec 197 à 41 №5

Ces deux leçons ont été réalisées sur le manuel S.V. Gromova, N.A. Homeland Physics Grade 7. M. Lumières 2000

La particularité des leçons est qu’elles utilisent la technologie d’enquête programmée pour les classes de moins de 15 personnes. La technologie consiste à proposer plusieurs réponses à la question. Grâce à cela, il est possible de répéter le matériel précédent en même temps, de souligner l'essentiel du sujet traité, de contrôler l'assimilation du matériel par tous les élèves de la classe. Comme le montre la pratique, l’enquête auprès de toute la classe ne prend pas plus de 17 minutes. Pour les jeunes enseignants, le développement rapide des compétences permettant de déterminer le niveau d’apprentissage des élèves constituera un moment important. Les contrôles ultérieurs et le travail indépendant confirment invariablement les notes obtenues par les étudiants au cours d’une enquête programmée.

L’enquête est entièrement orale. Les enfants montrent les réponses sur des cartes ou sur les doigts, ce qui nécessite que le nombre de réponses ne dépasse pas cinq. Les résultats de l’enquête sont immédiatement affichés sur le tableau sous forme de points positifs, négatifs et zéros (il est possible de refuser une réponse). Cette forme d’enquête vous permet de dissiper les tensions au cours de l’enquête, de la mener de manière impartiale, publique et en même temps de préparer psychologiquement l’élève aux tests.

Une enquête programmée présente de nombreuses lacunes. Pour les annuler, il est nécessaire de l'alterner intelligemment avec d'autres formes de contrôle de la connaissance.

Le but de la leçon: apprendre aux enfants à gagner en force grâce à un système de blocs.

Équipement   blocs, fils, trépieds, dynamomètres.

Progression de la leçon:

L'enseignant propose une question problématique:

Dans le livre de Daniel Defoe, "Robinson Crusoé" parle d'un homme qui est venu sur une île inhabitée et a réussi à survivre dans des conditions difficiles. Il nous dit qu’une fois que Robinson Crusoé avait décidé de construire un bateau pour s’éloigner de l’île. Mais il a construit un bateau loin de l'eau. Et le bateau était très lourd pour pouvoir être soulevé. Imaginons comment vous pourriez livrer un bateau lourd (disons 1 t. Poids) à l'eau (à une distance de 1 km).

Les décisions des élèves sont brièvement inscrites au tableau.

Ils suggèrent généralement de creuser un canal et de déplacer le bateau avec un levier. Mais le travail lui-même dit que Robinson Crusoé a commencé à creuser un canal, mais a calculé qu'il aurait besoin de toute sa vie pour le terminer. Et le levier, si vous le calculez, sera si épais que vous n’aurez pas assez de force pour le tenir entre vos mains.

Eh bien, si quelqu'un propose de fabriquer un treuil, appliquez un palan à chaîne, des cales ou des barrières. Laissez cet étudiant vous dire de quel type de mécanisme il s'agit et pourquoi il est nécessaire.

Après l'histoire, ils commencent à étudier de nouveaux matériaux. Si aucun des étudiants n'offre une solution, l'enseignant se dit.

Les blocs se présentent sous deux formes:

voir la figure 54 (p. 55)

Voir fig. 55 (p. 55)

Le bloc fixe ne donne pas de gain de force. Cela ne fait que changer la direction de l'application de la force. Et l'unité mobile donne un gain de force de 2 fois. Voyons plus en détail:

(Matériel de lecture §22 dérivation de la formule F \u003d P / 2;)

Afin de combiner l'action de plusieurs blocs, un dispositif appelé palan à chaîne est utilisé (du grec poly - "beaucoup" spao - "tirer").

Pour lever le bloc inférieur, vous devez tirer deux cordes, c’est-à-dire perdre deux fois plus loin. Par conséquent, le gain de résistance de ce bloc est de 2.

Pour lever le bloc inférieur, vous devez réduire 6 cordes. Par conséquent, le gain de force de ce bloc de chaîne est de 6.

III. Fixation de nouveau matériel.

Enquête de formation:

1. Combien de cordes sont coupées dans l'image?

1. Un
2. Quatre
3. Cinq
4. Six
5. Une autre réponse.

2. Le garçon peut soulever 20 kg. Et vous devez en lever 100. Combien de blocs faut-il pour faire un bloc de chaîne?

1. Quatre
2. Cinq
3. Huit
4. Dix
5. Une autre réponse.

3. Selon vous, est-il possible d’obtenir un nombre impair de forces en utilisant des blocs, par exemple 3 ou 5 fois?

Réponse: Oui, pour cela, il est nécessaire que le câble relie la charge trois fois au bloc supérieur. Une solution approximative dans la figure:

III.1. Solution au problème 71.

III.2. La solution au problème de Robinson Crusoé.

Pour déplacer le bateau, il suffisait de récupérer le palan à chaîne ou le treuil (le mécanisme que nous étudierons dans la prochaine leçon).

Les fans hongrois de Daniel Defoe ont même mené une telle expérience. Une personne a déplacé une dalle de béton avec une poulie sculptée faite maison de 100 m.

III.3. Travaux pratiques:

Pour assembler des blocs et des fils, tout d’abord un bloc fixe, puis un bloc mobile et un simple bloc poulie. Mesurer le gain en force dans les trois cas avec un dynamomètre.

Résumé de la leçon, explication des devoirs

Devoirs: §22; tâche 72

Objectifs de la leçon: examiner les mécanismes simples restants - un treuil, un treuil et un plan incliné; se familiariser avec les méthodes permettant de trouver le gain de force donné par le treuil et le plan incliné.

Equipement: modèle de portail, grosse vis ou vis, règle.

Progression de la leçon:

1. Quel bloc ne donne pas de gain de force?

1. Mobile
2. Immobile
3. Aucun

2. Est-il possible d’utiliser des blocs pour gagner 3 fois plus de force?

3. Combien de cordes sont coupées dans l'image?

1. Un
2. Quatre
3. Cinq
4. Six
5. Une autre réponse.

4. Le garçon peut soulever 25 kg. Et vous devez en lever 100. Combien de blocs faut-il pour faire un bloc de chaîne?

1. Quatre
2. Cinq
3. Huit
4. Dix
5. Une autre réponse.

5. Le charpentier, réparant les cadres, n'a pas pu trouver une corde solide. Il a attrapé une corde résistant à la traction de 70 kg. Le charpentier lui-même pesait 70 kg et la corbeille dans laquelle il était monté faisait 30 kg. Ensuite, il a pris et assemblé le mécanisme illustré à la figure 1. La corde va-t-elle y résister?

6. Après le travail, le charpentier s'est préparé à dîner et a attaché la corde au cadre pour libérer ses mains, comme illustré à la figure 2. La corde résistera-t-elle?

Écrire des termes dans un cahier.

La porte consiste en un cylindre et une poignée qui y est attachée (montrez le modèle de la porte). Il est le plus souvent utilisé pour extraire l'eau des puits (Fig. 60, p. 57).

Treuil - une combinaison d'une porte avec des engrenages de différents diamètres. C'est un mécanisme plus avancé. En l'utilisant, vous pouvez obtenir la plus grande force.

La parole de l'enseignant. La légende d'Archimède.

Une fois, Archimède est venu dans une ville où le tyran local avait entendu parler des miracles accomplis par le grand mécanicien. Il a demandé à Archimède de faire un miracle. «Bien, dit Archimède, mais laissez les forgerons m'aider. Il passa une commande et deux jours plus tard, lorsque la voiture était prête, devant le public ébahi, seul Archimède, assis sur le sable et tournant paresseusement la poignée, sortit de l'eau un bateau à peine tiré par 300 personnes. Les historiens pensent maintenant que le treuil a été utilisé pour la première fois. Le fait est que lors de l’utilisation du palan à chaîne, les actions des différents blocs s’additionnent et, pour obtenir une résistance 300 fois supérieure, 150 blocs sont nécessaires. Et lorsqu’on utilise un treuil, les actions des différents engrenages sont multipliées, c’est-à-dire lorsque deux engrenages sont connectés, dont l’un donne un gain de puissance de 5 fois et l’autre aussi 5 fois, nous obtenons un gain total de 25 fois. Et si vous appliquez à nouveau le même rapport, le gain total atteindra 125 fois. (Et pas 15, comme avec simple addition).

Ainsi, pour créer ce treuil, il suffisait de créer un mécanisme similaire à un dispositif (Fig. 61 p. 58). Avec les tailles indiquées, la porte supérieure donne un gain en force de 12 fois, le système d’engrenages de 10 fois et la seconde porte de 5 fois. Un treuil donne 60 fois la puissance.

Le plan incliné est un mécanisme simple, familier à beaucoup d’entre vous. Il est utilisé pour soulever des corps lourds, tels que des barils dans une voiture. Combien de fois gagnons-nous en force quand nous nous levons, combien de fois perdons-nous en distance. Par exemple, nous pouvons faire rouler un tonneau pesant 50 kg. Et vous devez lever 300 kg à 1 mètre de hauteur. Combien de temps dois-je prendre le tableau?

Nous résolvons le problème:

Étant donné que nous devons gagner au pouvoir 6 fois, la perte de distance doit également être au moins 6 fois. La planche devrait donc avoir une longueur d’au moins 6 mètres.

Les exemples de plans inclinés comprennent les écrous et les vis, les cales et de nombreux outils de coupe et de poignardage (aiguille, poinçon, clou, burin, ciseau, ciseaux, coupe-fil, pince, couteau, rasoir, couteau, hache, couperet, raboteuse, raboteuse, raboteuse, raboteuse, sélecteur , fraises, pelles, hachoirs, faux, faucilles, fourches, etc.), organes de travail des machines de travail du sol (charrues, herses, débroussailleuses, cultivateurs, bulldozers, etc.)

Prenons l'exemple du grand tétras. Ceci est un coin terne dans un marteau qui tient la poignée. Répandant les fibres du bois, ce coin, comme une presse, pousse la poignée dans le trou et le fixe solidement.

Mais que faire si nous n’avons pas besoin de l’ongle pour séparer les fibres. Par exemple, vous devez enfoncer un clou dans une planche mince. Si vous enfoncez un clou régulier à cet endroit, il se fissurera tout simplement. Pour cela, les menuisiers émoussent délibérément des ongles et martèlent déjà ceux-ci. Ensuite, le clou écrase les fibres de bois devant lui mais ne les pousse pas comme un coin.

Dans les siècles antiques, de nombreux mécanismes simples étaient utilisés à des fins militaires. Ce sont des balistes et des catapultes (Figure 62, 63). Comment pensez-vous qu'ils fonctionnent?

Les réponses des étudiants sont discutées par toute la classe.

Un nombre particulièrement important d'inventions est devenu célèbre Archimède. (S'il y a du temps libre, l'enseignant parle des inventions d'Archimède).

Travaux pratiques:

1) Prenez une grande vis ou une vis et utilisez une règle millimétrique pour mesurer la circonférence de sa tête. Pour ce faire, fixez la tête de vis aux divisions de la ligne millimétrique et faites-la rouler le long des divisions.

Circonférence de la tête de vis l  \u003d 2R \u003d ... .mm

2) Maintenant, prenez un compas de mesure et une règle millimétrique et mesurez avec leur aide la distance entre deux protubérances adjacentes du filetage de la vis. Cette distance s'appelle le pas ou la course de la vis.

Pas de vis h \u003d ... mm

3) Divisez maintenant le tour de tête par le pas de la vis et vous saurez combien de fois nous gagnons en force en utilisant cette vis.

Essayez de deviner combien de fois nous gagnons en force en utilisant les systèmes de blocs suivants.

Pour résoudre les deuxième et troisième problèmes, il ne suffit pas de répondre à la question suivante: «Combien de segments de la corde seront réduits si vous tirez à fond?» Les tâches nécessitent une approche non standard. Par exemple, nous allons résoudre le deuxième problème. Cela signifie que la force de traction sur la deuxième corde est de 20 N. Mais elle est équilibrée par la tension de la corde 3. Par conséquent, la force de traction sur la troisième corde est de 40 N. Et sur la quatrième corde, elle est de 80 N. Par conséquent, le gain en force est de 8 fois.