Nous voyons qu'avec de simples mécanismes, vous pouvez obtenir un gain de puissance. Des mécanismes simples donnent-ils une victoire dans le travail?

Calculez le travail effectué par la force F lors du levage d’une charge à l’aide d’un plan incliné (voir fig. 1):

   \\ (~ A_F = Fl. \\)

Substituez les valeurs trouvées de la force \\ (~ F = mg \\ frac hl \\) et obtenez

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

Donc le travail Un  F est égal au travail à effectuer pour lever uniformément la charge à une hauteur hsans utiliser un plan incliné.

Ne donne pas une victoire dans le travail et le levier. En effet, si un levier équilibré (Fig. 6) est mis en mouvement, alors les points d'application des forces F  1 et F  2 en même temps font différents mouvements Δ r  1 et Δ r  2 Dans ce cas (on considère l'angle α   tourner le levier petit) Δ r 1 = l 1 α , Δ r 2 = l 2 α   Par conséquent, ces forces feront le travail. Un 1 = F  1 Δ r 1 = F 1 l 1 α   et Un 2 = F  2 Δ r 2 = F 2 l 2 α . Alors comme F 1 l 1 = F 2 l  2, alors Un 1 = Un 2 .

En utilisant un bloc fixe, on voit que les forces appliquées F  et mg  les chemins parcourus par les points d'application des forces lors du levage d'une charge sont également les mêmes et, par conséquent, le travail est identique.

Que par le bloc mobile pour lever le fret en hauteur h, vous avez besoin du bout de la corde sur lequel la force est appliquée Fpasser à 2 h. Donc Un 1 = mgh  et \\ (~ A_2 = F \\ cdot 2h = \\ frac (mg) (2) 2h = mgh \\).

Ainsi, gagner deux fois en force, perdre deux fois en déplacement, l’unité mobile ne donne pas une victoire en travail.

La pratique séculaire a montré qu'aucun des mécanismes simples ne procure un gain de travail.

Même les anciens spécialistes ont formulé une règle (la "règle d'or de la mécanique") appliquée à tous les mécanismes: combien de fois nous gagnons en force, combien de fois nous perdons en distance.

Lors de l’examen de mécanismes simples, nous ne tenons pas compte des frictions, ni du poids des mécanismes eux-mêmes. En conditions réelles, il faut en tenir compte. Par conséquent, une partie du travail est effectuée de force F  sur le mouvement des différentes parties du mécanisme et contre la force de friction. Travaux de levage de cargaison Un  p (travail utile) sera moins qu'un travail complet Un  (travail fait de force F).

L'efficacité du mécanisme est caractérisée par le coefficient d'efficacité (efficacité du mécanisme):

Efficacité - une quantité physique égale au rapport travail utile Un  p pour tout le travail dépensé Un:

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

Littérature

Aksenovich L. A. Physique à l'école secondaire: Théorie. Tâches. Tests: manuel. indemnité pour les institutions fournissant l'observ. environnements, éducation / L.A. Aksenovich, N.N.Rakina, K.S. Farino; Ed. K.S. Farino. - Minsk: Adukatsyya i Vyhvanna, 2004. - C. 75-76.

Les mécanismes simples que nous considérons sont utilisés dans le travail lorsqu'il est nécessaire d'équilibrer une autre force par l'action d'une force.

La question se pose naturellement:  donnant un gain de puissance ou sur la route, des mécanismes simples de notation ne cèdent-ils pas au travail? La réponse à cette question peut être obtenue par expérience.

Après avoir équilibré sur le levier deux forces de F1 et F2 de magnitude différente (Fig. 170), elles mettent le levier en mouvement. Il s’avère qu’au même moment et au même moment, le point d’application d’une force plus petite F2 parcourt le plus grand trajet s2 et le point d’application d’une force plus grande F1 est manière plus petites1. MesurerCes chemins et modules de puissance constatent que les longueurs des chemins parcourus par les points d'application des efforts sur le levier sont inversement proportionnelles aux efforts:

Ainsi, en agissant sur le bras long du levier, nous gagnons en force, mais en même temps que nous perdons souvent dans la longueur du chemin.

Le travail de force sur le chemin est travail. Nos expériences montrent que le travail effectué aux deux extrémités du levier, égaux entre eux:

Ainsi, lors de l'utilisation du levier, aucun gain de travail n'est obtenu.

En utilisant le levier, nous pouvons gagner en force ou en distance. Si nous appliquons la force à un bras long, nous gagnerons en force, mais dans tant de en même temps on perd au loin. En agissant sur le bras de levier court, nous gagnerons au loin, mais nous perdrons en force dans le même temps.

Selon une légende, Archimède, ravi de la découverte de la règle de levier, s'est écrié: «Donnez-moi un point d'appui et je soulèverai la Terre!

Bien sûr, Archimède ne pourrait pas s’acquitter de cette tâche, même si on lui donnait un pivot et un levier de la longueur désirée. Pour le levage Atterrir juste 1 cm de long épaule levier devrait  Cela décrirait un arc de grande longueur. Il faudrait des millions d’années pour déplacer le long bout du levier dans cette direction, par exemple à une vitesse de 1 m / s.

Ne donne pas une victoire dans le travail et le type de levier - bloc fixe qui est facile  assurez-vous de l'expérience. Les chemins parcourus par les points d'application des forces P et F sont les mêmes, les forces sont les mêmes et donc le travail est le même.

Il est possible de mesurer et de comparer entre eux le travail effectué par l’unité mobile. Que grâce au bloc mobile pour lever le fret sur la hauteur h, vous avez besoin de l'extrémité de la corde à laquelle le dynamomètre est attaché,  comme le montre l'expérience (Fig. 171), passez à 2h. Ainsi, recevant un gain en force de 2 fois, perdant 2 fois, le poste mobile ne donne pas de gain de travail.

La pratique séculaire a montré qu'aucun des mécanismes ne procure un gain de travail. Appliquer différents mécanismes à en fonction des conditions de travail  gagner en force ou en transit.

Même les anciens scientifiques connaissaient la règle applicable à tous les mécanismes: combien de fois nous gagnons en force, combien de fois nous perdons en distance. Cette règle s'appelle la «règle d'or» de la mécanique.

Des questions  1. Quelle est la relation entre les forces agissant sur le levier et les épaules de ces forces? 2. Quelle est la relation entre les chemins couverts par les points d'application des forces sur le levier et ces forces? 3. Est-ce possible obtenir une victoire à l'aide d'un levier  en vigueur? Que perds-tu alors? 4. Combien de fois perdent-ils en cours de route en utilisant une unité mobile pour lever des marchandises? 5. Quelle est la «règle d'or» de la mécanique?

Exercices

1. À l'aide du bloc mobile, la charge a été soulevée à une hauteur de 1,5 m. Combien de temps a été prolongée l'extrémité libre de la corde?
2. Avec l'aide du bloc mobile, le chargement a été soulevé à une hauteur de 7 m. Quel type de travail le travailleur faisait-il pour soulever le chargement, s'il force appliquée au bout de la corde  160 N? Quel travail le travailleur fera-t-il s’il soulève cette charge à une hauteur de 7 m sans bloc? (Le poids du bloc et la force de friction ne sont pas pris en compte.)
3. Comment appliquer un bloc pour gagner au loin?
4. Comment peut-on combiner des blocs fixes et mobiles pour obtenir un gain de force de 4? 6 fois?

Tâche

Prouver que la loi de l'égalité de travail (la «règle d'or» de la mécanique) est applicable à une machine hydraulique. Ne tenez pas compte des frictions entre les pistons et les parois du vaisseau.

Note Utiliser pour la preuve de la figure 132. Lorsqu'un petit piston sous l'action d'une force F1 tombe à une distance h1, il déplace du liquide. De même, le volume de fluide augmente sous un gros piston, qui dans ce cas atteint une hauteur h2.

§ 62. Egalité de travail lors de l'utilisation de mécanismes simples. La règle d'or de la mécanique - Physique 7e année (Peryshkin)

Brève description:

Nous avons déjà passé en revue quelques mécanismes simples. Certains ont étudié en détail (levier, bloc), d’autres viennent de le mentionner. Nous devons avoir déjà compris que tous les mécanismes simples rendent la vie plus facile pour une personne. Ils vous donnent soit un gain de force, soit vous permettent de changer la direction de la force, rendant ainsi les actions d’une personne plus pratiques.
  Mais nous connaissons une telle quantité physique que le travail. La question se pose naturellement: combien tirons-nous de l'utilisation de mécanismes simples? La réponse est décourageante: non. Aucun des mécanismes simples de gagner dans le travail ne le fait pas.
  Le paragraphe soixante-deux parvient à cette conclusion par calcul. D'abord c'est fait pour un levier. Ensuite, la sortie s’étend au bloc fixe, puis au bloc mobile.
  Des mécanismes simples s'appliquent. Pour gagner en force ou en distance. Il est impossible d'obtenir une victoire dans les deux. Gagner l'un, vous perdez l'autre. C'est la "règle d'or" de la mécanique. Il était connu des gens même dans l'Antiquité. Maintenant, vous le connaîtrez aussi.

Résolution de problèmes sur le sujet: Égalité de travail avec des mécanismes simples. "La règle d'or de la mécanique"

OBJECTIFS DE LA LEÇON:Mettre à jour les connaissances sur le sujet des «mécanismes simples» et apprendre la position générale de toutes les variétés de mécanismes simples, appelée «règle d'or» de la mécanique.

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;

Cultiver une culture intellectuelle en amenant les étudiants à comprendre la règle de base des mécanismes simples: - former la capacité de résumer des données connues sur la base du choix de l'élément principal;

Générer des éléments de recherche créative basés sur la méthode de généralisation.

Cours de la leçon

1. moment d'organisation

2. Vérifier les devoirs

Enquête initiale:

1. Quels sont les dispositifs appelés mécanismes simples, à quoi servent-ils?

2. Qu'est-ce que vous savez, les mécanismes les plus simples donnent des exemples?

3.Qu'est-ce qu'un levier? C'est pour quoi?

4. Qu'est-ce qu'on appelle l'épaule du pouvoir? Moment de pouvoir?

5. Formuler la condition d'équilibre du levier?

6. Formuler la «règle d'or de la mécanique»

7. Pourquoi la poignée de la porte n’est-elle pas fixée au milieu de la porte et à son bord?

8. Est-il possible de tourner la Terre avec un levier, ayant un point d'appui? Justifie la réponse.

3. Résoudre des tâches

Tâche:   Le plus petit bras de levier mesure 5 cm, le plus grand 30 cm et la force de 12 N agit sur le plus petit bras. Quelle force faut-il appliquer à une épaule plus grande pour équilibrer le levier? Trouver la victoire en force?

Étant donné: Si: Solution:

l 1 = 5 cm 0.05 m 1) On écrit la condition d'équilibre du levier:

l 2 = 30 cm 0.3m

F 1 = 12 N En exprime F 2:

F 2 =?

F 1 / F 2 =? 2) Trouver le gain en puissance, c'est-à-dire

.

Réponse:   F 2 = 2H, F 1 / F 2 = 6H.

Selon le modèle, résolvez le problème:La force 300H agit sur le bras de levier le plus petit et 20N - sur le bras le plus grand. La longueur de l'épaule la plus petite est de 5 cm. Déterminez la longueur de l'épaule la plus grande. Faites un dessin.

Testez-vous (réponse: 0,75 m)

Selon le modèle, résolvez le problème:  Aux extrémités du levier, les forces 25N et 150N agissent. La distance du point d'appui à une plus grande force de 3 cm Déterminez la longueur du levier, si sous l'action de ces forces il est en équilibre?

Testez-vous (réponse: 0.21m)

Tâche:   À l'aide d'un levier, un poids de 200 kg a été soulevé. Quelle était la charge, si la force agissant sur le bras long du levier faisait 400 j.

Faisons une image explicative:

l 2

Étant donné: Si: Solution:

m 1 = 200 kg 1) Écrivons la règle mathématique de la mécanique: À 1 = À 2

A 2 = 400 J 2) Par définition, travail  - le produit de la force agissant le long du mouvement

h =? corps, le chemin que prend le corps sous l’influence de cette force. Puis:

Et 1 = F 1 · h 1

Exprimer de cette formule h 1:

3) Pour trouver F 1, nous utilisons la formule pour trouver la force de gravité de la charge:

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

4) Etant donné que A 1 = A 2, on calcule h 1:

Réponse:   h 1 = 0,2 N.

Selon le modèle, résolvez le problème:  À l'aide d'un levier, la porte pesant 0,84 kN a été légèrement soulevée, agissant sur un bras long avec une force de 30 N. Dans ce cas, le travail mécanique a été effectué 26J. À quelle hauteur la porte a-t-elle été levée et quelle est la distance parcourue par l'extrémité du bras long du levier?

Testez-vous (Réponse: à une hauteur de 3,1 cm; 8,7 cm) (à la maison)

Devoirs Pensez à un problème sur le sujet à l'étude et résolvez-le. Pov par 47

Egalité de travail lors de l'utilisation de mécanismes simples. La «règle d'or» de la mécanique.

• Professeur de physique Puchkova SA
• MBOU Sukhovskaya SOSH

• Les dispositifs qui transforment des forces s'appellent des mécanismes.

•   levier (bloc, porte),
•   plan incliné (coin, vis).

• Application

•   La règle du levier est à la base des actions de divers types d’outils utilisés dans la vie quotidienne et dans les technologies où un gain de force ou de trajectoire est requis.

• Un bloc fixe est un bloc dont l'axe est fixe et qui ne monte ni ne tombe lors du levage de charges.

• Un bloc mobile est un bloc dont l'axe monte et descend avec la charge. Il donne un gain de puissance de 2 fois.

• En pratique, combinez une unité mobile et une unité fixe. Le bloc fixe est utilisé pour plus de commodité. Il ne gagne pas en force, mais change la direction de la force.

• Construction

• Médecine

• Vis

•   Mécanismes simples utilisés dans les temps anciens.

• Utilisation de

• la porte

•   Afin de fournir de l'eau du niveau inférieur d'une rivière ou d'un canal au niveau supérieur, par exemple, à un autre canal à travers lequel elle s'écoulera "par elle-même", un dispositif technique simple mais très efficace a été inventé - shaduf. Il ressemble à une grue - un long levier avec un contrepoids.

•   Les Grecs ont essayé de réduire la quantité de travail manuel utilisant des équipements de construction. Au 6ème siècle avant JC, ils ont inventé deux grues: pour lever des charges plus petites et plus lourdes. D'après les images trouvées par les archéologues parmi les ruines d'une des villes antiques, il était possible d'établir comment il agissait. Cinq personnes ont tourné la roue d’une énorme grue, deux en même temps, la charge partant du bas et deux d’en haut.

•   Des mécanismes simples sont utilisés principalement pour obtenir un gain de force, c'est-à-dire augmenter la force agissant sur le corps plusieurs fois.

• la question

• Va faire

•   Les chemins parcourus par les points d'application des forces sur le levier sont inversement proportionnels aux forces.

• h1 / h2 = F2 / F1

•   En agissant sur le bras long du levier, nous gagnons en force, mais en même temps nous perdons le même montant en cours de route.

•   En utilisant le levier
•   on peut gagner soit en vigueur,
• soit au loin.

•   La légende à propos d'Archimède dit qu'il a admiré la découverte de la règle du levier, il s'est exclamé: «Donnez-moi un point d'appui et je retournerai la Terre»

• V = 30 000 km / s
• t = 10 millions d'années

• L'unité en mouvement ne gagne pas au travail

• Combien de fois gagner en forcetant de fois perdre au loin

• La «règle d'or» de la mécanique s'applique à tous les mécanismes.

• Types de mécanismes

• 1. À l'aide d'un bloc mobile, le chargement a été soulevé à une hauteur de 1,5 m.
• 1,5 m 0,75 m 3 m
• 2. À l'aide d'un bloc mobile, le chargement a été soulevé à une hauteur de 7 m. Quel travail fera-t-il s'il soulève cette charge à une hauteur de 5 m?

• Droit

• Erreur !!!