Vidimo da uz pomoć jednostavnih mehanizama možete dobiti dobitak na snazi. No, daju li jednostavni mehanizmi dobitak u radu?

Izračunavamo rad koji sila F izvodi prilikom podizanja tereta pomoću nagnute ravnine (vidi Sliku 1):

   \\ (~ A_F \u003d Fl. \\)

Zamijenite pronađene vrijednosti čvrstoće \\ (~ F \u003d mg \\ frac hl \\) i dobili ste

   \\ (~ A_F \u003d mg \\ frac hl l \u003d mgh. \\)

Pa radite   F je jednak radu koji treba obaviti da se teret ravnomjerno podigne na visinu hbez korištenja nagnute ravnine.

Ne daje dobitak u radu i utjecati. Doista, ako se uravnotežena poluga (Sl. 6) pokrene, tada su točke primjene sila F  1 i F  2 tijekom istog vremena napraviti različite pokrete Δ r  1 i Δ r  2. U ovom slučaju (razmotrimo kut α   malo okrenite polugu) Δ r 1 = l 1 α , Δ r 2 = l 2 α   Slijedom toga, ove će snage obaviti posao. 1 = F  1 Δ r 1 = F 1 l 1 α   i 2 = F  2 Δ r 2 = F 2 l 2 α , jer F 1 l 1 = F 2 l  2 tada 1 = 2 .

Kada koristimo fiksni blok, vidimo da se primjenjuju sile F  i mg  jednake su staze kojima se probijaju mjesta primjene sila pri podizanju tereta, one su također iste, što znači da je rad isti.

Podignite teret na visinu pomoću pomične jedinice h, potreban je kraj užeta na koji se vrši sila Fpremjestiti na 2 h, dakle, 1 = mGH  i \\ (~ A_2 \u003d F \\ cdot 2h \u003d \\ frac (mg) (2) 2h \u003d mgh \\).

Tako, dobivajući dva puta na snazi \u200b\u200bdobitak, dva puta gube u pokretu, dakle, mobilna jedinica ne daje dobitak u radu.

Stoljetna praksa pokazala je da nijedan od jednostavnih mehanizama ne donosi dobitak u radu.

Čak su i drevni znanstvenici formulirali pravilo („zlatno pravilo mehanike“), primijenjeno na sve mehanizme: koliko puta pobijedimo u snazi, toliko puta gubimo u daljini.

Kada razmatramo jednostavne mehanizme, ne uzimamo u obzir trenje, kao ni težinu samih mehanizama. U stvarnim uvjetima to se mora uzeti u obzir. Stoga se dio posla obavlja silom F  o kretanju pojedinih dijelova mehanizma i protiv trenja. Rad na podizanju robe   p (koristan rad) bit će manje od punog posla   (posao obavljen silom F).

Učinkovitost mehanizma karakterizira koeficijent performansi (učinkovitost mehanizma):

Koeficijent učinka - fizička količina jednaka omjeru korisnog rada   p na sav obavljeni posao :

   \\ (~ \\ eta \u003d \\ frac (A_p) (A) \\ cdot 100%. \\)

književnost

Aksenovich L. A. Fizika u srednjoj školi: teorija. Zadaci. Testovi: udžbenik. dodatak za institucije koje pružaju općenito. okruženja, obrazovanje / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn .: Adukatsyya i vykhavanne, 2004. - C. 75-76.

Jednostavni mehanizmi koje smatramo upotrebljavamo se pri izvođenju rada u onim slučajevima kada je djelovanjem jedne sile potrebno uravnotežiti drugu silu.

Prirodno se postavlja pitanje:  dajući dobitak u snazi \u200b\u200bili u tranzitu, zar i jednostavni mehanizmi dobitka u radu također ne daju? Odgovor na ovo pitanje možemo dobiti iz iskustva.

Balansirajući na ručici dvije sile F1 i F2 koje su različite u apsolutnoj vrijednosti (Sl. 170), poluga se pokreće. Ispada da istodobno točka primjene manje sile F2 prolazi veću putanju s2, a točka primjene veće sile F1 manji načins1. Mjerenjem, ovi moduli staza i modula sile otkrivaju da su duljine staza kojima su prolazile točke primjene sila na polugu obrnuto proporcionalne silama:

Tako, djelujući na dugu ručicu poluge, pobjeđujemo u snazi, ali istodobno gubimo istu dužinu puta.

Proizvod snage na putu je rad. Naši eksperimenti pokazuju da je rad izveden na oba kraja poluge jednaki jedni drugima:

Dakle, kada koristite polugu dobitka u radu nemojte.

Pomoću poluge možemo pobijediti ili u snazi \u200b\u200bili u daljini. Primijenimo li silu na dugo rame, tada ćemo pobijediti na silu, ali u tolikoj mjeri izgubimo se u daljini, Djelujući silom na kratku ruku poluge, pobijedit ćemo u daljini, ali izgubit ćemo snagu kao i mnogo puta.

Postoji legenda da je Arhimed, obožavajući otkriće pravila poluge, uzviknuo: "Dajte mi plod i ja ću podići Zemlju!"

Naravno, Arhimed se nije mogao nositi s takvim zadatkom, čak i ako mu je dodijeljen krak i poluga potrebne dužine. Za dizanje Zemlja samo 1 cm dugačak ramenu poluge bi trebao  Opisivao bi luk ogromne duljine. Trebalo bi više milijuna godina da se dugački kraj poluge pomiče ovom stazom, na primjer, brzinom od 1 m / s.

Ne daje dobitak u radu i svojevrsnu polugu - fiksni blok, što je lako  provjerite iz iskustva. Staze kojima su prolazile točke primjene sila P i F su iste, sile su iste, i prema tome, rad je isti.

Moguće je izmjeriti i usporediti između sebe učinjeni posao uz pomoć pokretne jedinice. Da biste podigli opterećenje na visinu h pomoću pomične jedinice, treba vam kraj užeta na koji je dinamometar pričvršćen,  kao što pokazuje iskustvo (Sl. 171) pređite na 2h. Tako, dobivajući dobitak od snage dva puta, oni gube 2 puta u tranzitu, i stoga mobilna jedinica ne daje dobitak u radu.

Stoljetna praksa pokazala je da nijedan od mehanizama ne daje dobit u radu. Za to se koriste razni mehanizmi ovisno o radnim uvjetima  pobjedu u vlasti ili u pokretu.

Već su drevni učenjaci znali pravilo koje vrijedi za sve mehanizme: koliko puta pobijedimo u snazi, toliko puta izgubimo u daljini. Ovo se pravilo nazivalo "zlatnim pravilom" mehanike.

Pitanja.  1. Kakav je odnos sila koje djeluju na polugu i ramena tih sila? 2. Kakav je odnos puta kojim se kreću točke primjene sila na poluzi i tih sila? 3. Je li moguće dobitak polugom  na snazi? Što onda gube? 4. Koliko puta se izgube na putu pomoću pokretne jedinice za podizanje robe? 5. Koje je "zlatno pravilo" mehanike?

Vježbe.

1. Pomoću pomičnog bloka opterećenje je podignuto na visinu od 1,5 m. Koliko je produžen slobodni kraj užeta?
2. Pomoću pokretne jedinice teret se podizao na visinu od 7 m. Koji je radnik obavljao radnik prilikom podizanja tereta, ako je primijenjena sila na kraj užeta  160 N Koji će posao radnik izvršiti ako ovo opterećenje podigne na visinu od 7 m bez bloka? (Težina jedinice i sila trenja ne smiju se uzimati u obzir.)
3. Kako primijeniti blok za pobjedu u daljini?
4. Kako se nepokretni i pokretni blokovi mogu međusobno povezati kako bi se dobio četverostruki dobitak snage? 6 puta?

Zadatak.

Dokažite da se zakon jednakosti rada („zlatno pravilo“ mehanike) odnosi na hidraulički stroj. Ne uzimajte u obzir trenje između klipova i zidova posuda.

Napomena. Upotrijebite sliku 132. Kada mali klip, pod djelovanjem sile F1, padne s razdaljine h1, it istiskuje određenu količinu tekućine, Volumen tekućine ispod velikog klipa povećava se za istu količinu, koja se u isto vrijeme diže na visinu h2.

§ 62. Jednakost rada pri korištenju jednostavnih mehanizama. Zlatno pravilo mehanike - fizika 7. razred (Perišhkin)

Kratki opis:

Već smo ispitali neke jednostavne mehanizme. Neki su detaljno proučavali (poluga, blok), drugi su upravo spomenuli. Sigurno smo već shvatili da svi jednostavni mehanizmi čovjeku olakšavaju život. Oni ili dobivaju na jačini ili vam omogućuju da promijenite smjer sile, čineći tako ljudske radnje pogodnijima.
  Ali poznajemo takvu fizičku količinu kao što je rad. Prirodno se postavlja pitanje: koji je dobitak u radu koji dobivamo pomoću jednostavnih mehanizama? Odgovor je obeshrabrujući: ne. Niti jedan jednostavan mehanizam dobitka u radu ne daje.
  U paragrafu šezdeset dva dolazi do ovog zaključka računanjem. Prvo se to radi za utjecaj. Potom se izlaz proširuje na fiksni blok, a zatim na pomični.
  Primjenjuju se jednostavni mehanizmi. Da biste stekli snagu ili udaljenost. Ne možete dobiti ni u jednom. Pobijedi li u jednom, gubiš u drugom. To je "zlatno pravilo" mehanike. To je bilo poznato ljudima još u antici. Sad ćeš ga znati.

Rješavanje problema na temu: Ravnopravnost rada pri korištenju jednostavnih mehanizama. Zlatno pravilo mehanike

CILJEVI lekcije:Aktualizirajte znanje o temi "Jednostavni mehanizmi" i naučite opći položaj za sve vrste jednostavnih mehanizama, što se naziva "zlatno pravilo" mehanike.

Dokažite da jednostavni mehanizmi korišteni u radu daju dobitku na snazi, a s druge strane omogućuju vam promjenu smjera kretanja tijela pod djelovanjem sile;

Negovati intelektualnu kulturu tako da studente upozna sa osnovnim pravilom jednostavnih mehanizama; - Formirati sposobnost generalizacije poznatih podataka na osnovi isticanja glavnih;

Elementi oblika kreativnog pretraživanja temeljeni na recepciji generalizacije.

POSTUPAK

1.Organizacijski trenutak

2.provjera domaće zadaće

Prednja anketa:

1. Koji se uređaji nazivaju jednostavnim mehanizmima, čemu služe?

2. Koji su vam primjeri najjednostavniji mehanizmi?

3. Što je poluga? Čemu služi?

4. Što je rame moći? Trenutak snage?

5.Nastavite stanje ravnoteže poluge?

6. Izraditi "zlatno pravilo mehanike"

7. Zašto kvaka na vratima nije pričvršćena na sredini vrata, već na njenom rubu.

8. Je li moguće pomoću preklopne poluge prevrnuti Zemlju. Opravdajte odgovor.

3 rješavanje problema

cilj:   Duljina manje ruke je 5 cm, veća 30 cm. Na manju ruku djeluje sila od 12H. Koja se sila mora primijeniti na veće rame da uravnoteži polugu? Pronađi dobitak snage?

dati: BBC: rješenje:

l 1 \u003d 5 cm 0,05 m 1) Upisujemo uvjet za ravnotežu poluge:

l 2 \u003d 30 c m 0,3m

F 1 \u003d 12 N Izrazite je F 2:

F 2 \u003d?

F 1 / F 2 \u003d? 2) Pronađite dobitak u snazi, tj.

.

Odgovor je:   F2 \u003d 2H, F1 / F2 \u003d 6H.

Riješite problem prema modelu:Sila 300N djeluje na manji krak poluge; Duljina manjeg ramena je 5 cm. Odredite duljinu većeg ramena. Napravite crtež.

Isprobajte sebe (odgovor: 0,75m)

Riješite problem prema modelu:  Na krajevima poluge nalaze se sile 25N i 150N. Udaljenost od uporišta do veće sile je 3 cm. Odredite duljinu poluge, ako je pod utjecajem tih sila ona u ravnoteži?

Testirajte se (odgovor: 0,21m)

cilj:   Pomoću poluge podigao se teret od 200 kg. Na koju visinu se podizao teret ako je sila koja djeluje na dugačku ručicu poluge 400 J.

Napravimo objašnjeni crtež:

l 2

dati: BBC: rješenje:

m 1 \u003d 200 kg 1) Matematički napišite "zlatno pravilo" mehanike: A 1 \u003d A 2

A 2 \u003d 400 J 2) Po definiciji, posao  Je li produkt sile koja djeluje duž gibanja

h \u003d? tijelom, na putu kojim tijelo prolazi ovom silom. zatim:

I 1 \u003d F 1 · h 1

Izrazite iz ove formule h 1:

3) Da bismo pronašli F 1, koristimo formulu za pronalaženje težine tereta:

F 1 \u003d F težina \u003d m 1 g \u003d 200kg10N / kg \u003d 2000N

4) S obzirom na to da je A 1 \u003d A 2, izračunamo h 1:

Odgovor je:   h 1 \u003d 0,2 N.

Riješite problem prema modelu:  Pomoću poluge podignuta su mala vrata težine 0,84 kN, djelujući na dugačku ruku s silom od 30N. U isto vrijeme izvedeni su mehanički radovi 26J. Na kojoj su visini vrata bila podignuta i koliko je velika udaljenost za koju se pomaknuo kraj dugačke ručice poluge?

Ispitajte se (odgovor: visok 3,1 cm; visok 8,7 cm) (kod kuće)

Domaća zadaća Osmislite problem iz proučene teme i riješite ga. Pov par 47

Ravnopravnost rada kod korištenja jednostavnih mehanizama. Zlatno pravilo mehanike.

• Učiteljica fizike Puchkova S.A.
• MBOU Sukhovskaya srednja škola

•   Uređaji koji služe za transformiranje snage nazivaju se mehanizmi.

•   poluga (blok, kapija),
• nagnuta ravnina (klin, vijak).

• primjena

•   Pravilo poluge je osnova djelovanja raznih vrsta alata koji se koriste u svakodnevnom životu i tehnologiji gdje je potrebna snaga ili put.

• Fiksni blok je blok čija je os fiksna i ne diže se ili pada prilikom podizanja tereta.

• Pomični blok je blok čija se os podiže i pada zajedno s teretom. Daje snagu 2 puta.

• U praksi se koristi kombinacija pomičnog bloka s fiksnim. Fiksna jedinica koristi se za praktičnost. Ne daje dobit u snazi, već mijenja smjer sile.

• izgradnja

• medicina

• vijak

•   Jednostavni mehanizmi korišteni su u davnim vremenima.

• korištenje

• vrata

•   Kako bi se voda dovodila s donjeg nivoa rijeke ili kanala u gornji, na primjer, do drugog kanala kroz koji teče dalje „sama“, izmišljen je jednostavan, ali vrlo učinkovit tehnički uređaj - shaduf. Izgleda poput dizalice - duge poluge s protutežom.

•   Grci su pokušali smanjiti količinu ručnog rada uz pomoć građevinske opreme. U VI stoljeću prije Krista izumili su dvije dizalice: za dizanje malih i težih tereta. Iz slika koje su arheolozi pronašli među ruševinama jednog od drevnih gradova bilo je moguće utvrditi kako je postupio. Kolo ogromne dizalice rotiralo je pet osoba, istovremeno su dvije vozile teret odozdo, a dvije odozgo.

•   Jednostavni mehanizmi koriste se uglavnom s ciljem da se dobije dobitak snage, tj. povećati silu koja djeluje na tijelo nekoliko puta.

• pitanje

• Učinit ćemo

•   Staze kojima su prolazile točke primjene sila na polugu obrnuto su proporcionalne silama.

• h1 / h2 \u003d F2 / F1

•   Djelujući na dugačku ručicu poluge, pobjeđujemo u snazi, ali istodobno gubimo na isti način.

•   Upotrebom poluge
•   možemo pobijediti bilo valjano,
• bilo u daljini.

•   Legenda o Arhimedu kaže da je, diveći se otkriću pravila poluge, uzviknuo: "Dajte mi plod i ja ću okrenuti Zemlju"

• V \u003d 30.000 km / s
• t \u003d 10 milijuna godina

• Mobilna jedinica ne daje dobitak u radu

• Koliko puta pobjeda u vlastitoliko puta izgubiti u daljini

• "Zlatno pravilo" mehanike odnosi se na sve mehanizme.

• Vrste mehanizama

• 1. Pomoću pomičnog bloka, opterećenje se podiglo na visinu od 1,5 m. Koliko je produžen slobodni kraj užeta?
• 1,5 m 0,75 m 3 m
• 2. Pomoću pomičnog bloka, teret se podigao na visinu od 7 m. Koji je posao radnik obavio prilikom podizanja tereta ako je na kraj užeta primijenio 160 N? Koji će posao učiniti ako ovo opterećenje podigne na visinu od 5 m?

• Tako je!

• Pogreška !!!