Մենք տեսնում ենք, որ պարզ մեխանիզմների օգնությամբ հնարավոր է ձեռք բերել ուժի ձեռքբերում։ Արդյո՞ք պարզ մեխանիզմներն օգուտ են տալիս աշխատանքում։

Հաշվենք F ուժով կատարված աշխատանքը թեք հարթության միջոցով բեռ բարձրացնելիս (տես նկ. 1).

\(~A_F = Fl.\)

Փոխարինենք \(~F = mg \frac hl\) ուժի գտնված արժեքները և ստացենք

\(~A_F = մգ \frac hl l = մգժ.\)

Այսպիսով, աշխատանքը Ա F-ը հավասար է այն աշխատանքին, որը պետք է կատարվի բեռը միատեսակ բարձրության վրա բարձրացնելու համար հառանց թեք հարթության օգտագործման:

Լծակները նույնպես շահույթ չեն ապահովում աշխատանքում: Իսկապես, եթե շարժման մեջ դրվի հավասարակշռված լծակ (նկ. 6), ապա ուժերի կիրառման կետերը. Ֆ 1 և Ֆ 2-ը միաժամանակ տարբեր շարժումներ կանի Δ r 1 և Δ r 2. Այս դեպքում (մենք դիտարկում ենք անկյունը α թեթևակի թեքեք լծակը) Δ r 1 = լ 1 α , Δ r 2 = լ 2 α Ուստի այս ուժերը գործ կկատարեն Ա 1 = Ֆ 1Δ r 1 = Ֆ 1 լ 1 α Եվ Ա 2 = Ֆ 2Δ r 2 = Ֆ 2 լ 2 α . Որովհետեւ Ֆ 1 լ 1 = Ֆ 2 լ 2, ապա Ա 1 = Ա 2 .

Անշարժ բլոկ օգտագործելիս տեսնում ենք, որ կիրառվող ուժերը ՖԵվ մգհավասար են, և բեռը բարձրացնելիս ուժերի կիրառման կետերի անցած ուղիները նույնպես նույնն են, ինչը նշանակում է, որ աշխատանքը նույնն է:

Շարժվող բլոկ օգտագործել՝ բեռը բարձրության վրա բարձրացնելու համար հ, ձեզ հարկավոր է պարանի ծայրը, որի վրա ուժ է կիրառվում Ֆ, տեղափոխել 2 հ. Հետևաբար, Ա 1 = մգհև \(~A_2 = F \cdot 2h = \frac(mg)(2) 2h = mgh\) .

Այսպիսով, երկու անգամ ուժի ավելացում ստանալիս նրանք երկու անգամ կորցնում են շարժման մեջ, հետևաբար շարժական բլոկը աշխատանքում շահույթ չի ապահովում։

Դարավոր պրակտիկան ցույց է տվել, որ պարզ մեխանիզմներից և ոչ մեկը օգուտ չի տալիս աշխատանքում։

Նույնիսկ հին գիտնականները ձևակերպել են կանոն («մեխանիկայի ոսկե կանոն»), որը վերաբերում է բոլոր մեխանիզմներին. քանի անգամ ենք մենք հաղթել ուժով, քանի անգամ ենք պարտվել հեռավորության վրա:

Պարզ մեխանիզմներ դիտարկելիս մենք հաշվի չենք առնում շփումը, ինչպես նաև հենց մեխանիզմների քաշը։ Իրական պայմաններում դա պետք է հաշվի առնել։ Հետեւաբար, աշխատանքի մի մասը կատարվում է ուժով Ֆշարժվել առանձին մասերմեխանիզմ և շփման ուժի դեմ: Բարձրացնող աշխատանք Ա p (օգտակար աշխատանք) ավելի քիչ կլինի, քան ընդհանուր աշխատանքը Ա(բռնի ուժով կատարված աշխատանք Ֆ).

Մեխանիզմի արդյունավետությունը բնութագրվում է կատարողականի գործակցով (մեխանիզմի արդյունավետություն).

Արդյունավետություն - ֆիզիկական քանակություն, հավասար է հարաբերակցությանը օգտակար աշխատանք Ա p ծախսված բոլոր աշխատանքներին Ա:

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

գրականություն

Ակսենովիչ Լ.Ա. Ֆիզիկա ին ավագ դպրոց: Տեսություն. Առաջադրանքներ. Թեստեր՝ Դասագիրք. նպաստ հանրակրթական հաստատություններին. միջավայր, կրթություն / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Էդ. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - P. 75-76:

Մեր դիտարկած պարզ մեխանիզմներն օգտագործվում են աշխատանք կատարելու համար այն դեպքերում, երբ անհրաժեշտ է մեկ ուժի ազդեցությամբ հավասարակշռել մեկ այլ ուժ։

Բնականաբար հարց է ծագում.ուժ տալո՞վ, թե՞ ճանապարհին, մի՞թե պարզ մեխանիզմները աշխատանքում նույնպես շահույթ չեն տալիս։ Այս հարցի պատասխանը կարելի է ստանալ փորձից:

Լծակի վրա հավասարակշռելով տարբեր մեծության երկու ուժեր՝ F1 և F2 (նկ. 170), նրանք լծակը գործի են դրել։ Պարզվում է, որ միևնույն ժամանակ ավելի փոքր ուժի կիրառման կետը F2 անցնում է ավելի երկար ճանապարհ s2, իսկ ավելի մեծ ուժի կիրառման կետը՝ F1. ավելի քիչ ճանապարհs1. Չափվելով, ուժերի այս ուղիներն ու մոդուլները, գտնում են, որ լծակի վրա ուժերի կիրառման կետերի անցած ուղիների երկարությունները հակադարձ համեմատական ​​են ուժերին.

Այսպիսով, գործելով լծակի երկար թևի վրա, մենք ձեռք ենք բերում ուժ, բայց միևնույն ժամանակ կորցնում ենք նույնքան անգամ ուղու երկարությամբ։

Ուժի և ճանապարհի արդյունքը աշխատանքն է։ Մեր փորձերը ցույց են տալիս, որ աշխատանքը կատարվում է լծակի երկու ծայրերում իրար հավասար.

Այսպիսով, լծակներ օգտագործելիս աշխատանքում շահույթ չկա։

Օգտագործելով լծակներ՝ մենք կարող ենք ձեռք բերել կա՛մ ուժ, կա՛մ հեռավորություն: Եթե ​​մենք ուժ կիրառենք երկար ձեռքի վրա, մենք ուժ կստանանք, բայց միայն այնքան մենք կկորցնենք հեռավորության վրա. Լծակի կարճ թեւի վրա ուժով գործելով՝ հեռավորության վրա կշահենք, բայց ուժով նույնքան կկորցնենք։

Լեգենդ կա, որ Արքիմեդը, հիացած լծակների կանոնի հայտնաբերմամբ, բացականչել է. «Տուր ինձ հենակետ, և ես կբարձրացնեմ Երկիրը»:

Իհարկե, Արքիմեդը չէր կարող գլուխ հանել նման առաջադրանքից, եթե նույնիսկ նրան տրվեր հենարան ու անհրաժեշտ երկարության լծակ։ Բարձրացման համար Հողի երկարությունը ընդամենը 1 սմ է, լծակի թեւը պետք էկնկարագրեր հսկայական երկարությամբ աղեղ: Լծակի երկար ծայրը այս ճանապարհով տեղափոխելու համար միլիոնավոր տարիներ կպահանջվեն, օրինակ՝ 1 մ/վ արագությամբ։

Լծակի տեսակը աշխատանքում շահույթ չի տալիս. ֆիքսված բլոկ, որը հեշտ էհամոզվել փորձով. ուղիներ, անցանելի կետեր P և F ուժերի կիրառությունները նույնն են, ուժերը նույնն են, հետևաբար աշխատանքը նույնն է։

Դուք կարող եք չափել և համեմատել կատարված աշխատանքը շարժվող բլոկի օգնությամբ։ Շարժական բլոկի միջոցով բեռը h բարձրության վրա բարձրացնելու համար, Ձեզ անհրաժեշտ է պարանի ծայրը, որին ամրացված է դինամոմետրը,ինչպես ցույց է տալիս փորձը (նկ. 171), տեղափոխեք 2ժ. Այսպիսով, 2 անգամ ուժ ձեռք բերելով, ճանապարհին նրանք կորցնում են 2 անգամ, հետևաբար, շարժական բլոկը աշխատանքի մեջ շահույթ չի ապահովում.

Դարավոր պրակտիկան ցույց է տվել, որ մեխանիզմներից և ոչ մեկը աշխատանքում շահույթ չի տալիս։ Օգտագործվում են տարբեր մեխանիզմներ կախված աշխատանքային պայմաններիցհաղթել ուժով կամ ճանապարհով:

Արդեն հին գիտնականները գիտեին մի կանոն, որը կիրառելի է բոլոր մեխանիզմների համար՝ քանի անգամ ենք մենք հաղթում ուժով, քանի անգամ ենք պարտվում հեռավորության վրա: Այս կանոնը կոչվում է մեխանիկայի «ոսկե կանոն»:

Հարցեր. 1. Ինչպիսի՞ն է հարաբերությունը լծակի վրա գործող ուժերի և այդ ուժերի բազուկների միջև: 2. Ի՞նչ կապ ունեն լծակի վրա ուժերի կիրառման կետերի անցած ուղիները և այդ ուժերի միջև: 3. Հնարավո՞ր է օգտագործել լծակը հաղթելու համարուժի մեջ է? Այդ դեպքում ի՞նչ են նրանք կորցնում: 4. Քանի՞ անգամ են նրանք կորցնում ճանապարհին, օգտագործելով շարժական բլոկը բեռներ բարձրացնելու համար: 5. Ո՞րն է մեխանիկայի «ոսկե կանոնը»:

Զորավարժություններ.

1. Օգտագործելով շարժական բլոկ, բեռը բարձրացվեց 1,5 մ բարձրության վրա:
2. Շարժական բլոկ օգտագործելով՝ բեռը բարձրացվել է 7 մ բարձրության վրա, թե ինչ աշխատանք է կատարել բանվորը բեռը բարձրացնելիս, եթե նա ուժ կիրառեց պարանի ծայրին 160 N? Որքա՞ն աշխատանք կկատարի աշխատողը, եթե այս բեռը բարձրացնի 7 մ բարձրության վրա՝ առանց բլոկի: (Մի հաշվի առեք բլոկի քաշը և շփման ուժը):
3. Ինչպե՞ս օգտագործել բլոկը հեռավորություն ձեռք բերելու համար:
4. Ինչպե՞ս կարելի է միմյանց միացնել ֆիքսված և շարժական բլոկները՝ ամրության 4 անգամ մեծացում ստանալու համար: 6 անգամ?

Զորավարժություններ.

Ապացուցեք, որ գործում է աշխատանքի հավասարության օրենքը (մեխանիկայի «ոսկե կանոնը»): հիդրավլիկ մեքենա. Անտեսեք մխոցների և անոթների պատերի շփումը:

Նշում։ Ապացույցի համար օգտագործեք Նկար 132-ը, երբ փոքր մխոցը, F1 ուժի ազդեցության տակ, շարժվում է h1 հեռավորության վրա տեղահանում է հեղուկի որոշակի ծավալ. Նույնքան մեծանում է մեծ մխոցի տակ գտնվող հեղուկի ծավալը, որը բարձրանում է մինչև h2 բարձրություն։

§ 62. Աշխատանքի հավասարությունը պարզ մեխանիզմների կիրառման ժամանակ. « Ոսկե կանոն» մեխանիկա – ֆիզիկա 7-րդ դասարան (Պերիշկին)

Կարճ նկարագրություն:

Մենք արդեն դիտարկել ենք մի քանի պարզ մեխանիզմներ: Ոմանք այն շատ մանրամասն ուսումնասիրել են (լծակ, բլոկ), մյուսները պարզապես նշել են։ Մենք պետք է արդեն հասկանանք, որ բոլոր պարզ մեխանիզմները հեշտացնում են մարդու կյանքը։ Նրանք կա՛մ ուժի ավելացում են տալիս, կա՛մ թույլ են տալիս փոխել ուժի ուղղությունը՝ դրանով իսկ ավելի հարմար դարձնելով մարդու գործողությունները:
Բայց մենք գիտենք այնպիսի ֆիզիկական մեծություն, ինչպիսին աշխատանքն է։ Բնականաբար հարց է առաջանում՝ պարզ մեխանիզմներով ի՞նչ շահույթ ենք ստանում աշխատանքում։ Պատասխանը հուսահատեցնող է՝ ոչ: Ոչ մի պարզ մեխանիզմ չի կարող ձեզ շահել աշխատանքում:
Վաթսուներկու պարագրաֆում այս եզրակացությունը հանգում է հաշվարկների միջոցով։ Սա առաջին հերթին արվում է լծակների համար: Այնուհետեւ ելքը տարածվում է ֆիքսված բլոկի վրա, այնուհետև շարժականին:
Օգտագործվում են պարզ մեխանիզմներ. Ուժի կամ հեռավորության վրա ձեռք բերելու համար: Երկուսում էլ չես կարող հաղթել: Երբ մեկում հաղթում ես, մյուսում պարտվում ես: Սա մեխանիկայի «ոսկե կանոնն» է։ Մարդկանց դա հայտնի էր նույնիսկ հին ժամանակներում։ Հիմա դուք էլ կիմանաք։

Խնդիրների լուծում թեմայի շուրջ՝ Աշխատանքի հավասարությունը պարզ մեխանիզմների կիրառման ժամանակ: «Մեխանիկայի ոսկե կանոն»

ԴԱՍԻ ՆՊԱՏԱԿՆԵՐԸ.Թարմացրեք ձեր գիտելիքները «Պարզ մեխանիզմներ» թեմայով և սովորեք ընդհանուր դիրքըպարզ մեխանիզմների բոլոր տեսակների համար, որը կոչվում է մեխանիկայի «ոսկե կանոն»:

Ապացուցեք, որ աշխատանքի մեջ օգտագործվող պարզ մեխանիզմներն ապահովում են ուժի ավելացում, իսկ մյուս կողմից՝ թույլ են տալիս ուժի ազդեցության տակ փոխել մարմնի շարժման ուղղությունը.

Մշակել ինտելեկտուալ կուլտուրա՝ սովորողներին հասկանալու պարզ մեխանիզմների հիմնական կանոնները՝ զարգացնել հայտնի տվյալներն ընդհանրացնելու ունակությունը՝ հիմնվելով հիմնականի ընդգծման վրա.

Ընդհանրացման տեխնիկայի հիման վրա ստեղծագործական որոնման տարրերի ձևավորում:

Դասերի ժամանակ

1.Կազմակերպչական պահ

2.Տնային աշխատանքների ստուգում

Ճակատային հետազոտություն.

1.Ի՞նչ սարքեր են կոչվում պարզ մեխանիզմներ, ինչի՞ են դրանք ծառայում:

2. Ի՞նչ պարզ մեխանիզմներ գիտեք: Օրինակներ բերեք:

3. Ի՞նչ է լծակը: Ինչի՞ համար է այն օգտագործվում:

4. Ի՞նչ է կոչվում ուժի ուս: Մի պահ իշխանության.

5. Ձևակերպե՞լ լծակի հավասարակշռության պայմանը:

6. Ձևակերպեք «մեխանիկայի ոսկե կանոնը».

7. Ինչու դռան բռնակԴրանք ամրացված են ոչ թե դռան կեսին, այլ դրա եզրին։

8. Հնարավո՞ր է Երկիրը շրջել լծակի օգնությամբ՝ ունենալով հենակետ։ Հիմնավորե՛ք ձեր պատասխանը.

3. Խնդիրների լուծում

Առաջադրանք. Լծակի փոքր թևի երկարությունը 5 սմ է, իսկ ավելի մեծը՝ 30 սմ. Փոքր թևի վրա գործում է 12N ուժ։ Որքա՞ն ուժ պետք է կիրառվի ավելի մեծ թեւի վրա, որպեսզի հավասարակշռի լծակը: Գտեք ուժի ձեռքբերումը:

Տրված է. Si: Լուծում:

լ 1 = 5 սմ 0,05 մ 1) Գրենք լծակի հավասարակշռության վիճակը.

լ 2 = 30 ս մ 0,3 մ

F 1 = 12 N Եկեք դրանից արտահայտենք F 2.

F 2 = ?

F 1 / F 2 = ? 2) Եկեք գտնենք ուժի շահույթը, այսինքն.

.

Պատասխան. F 2 = 2H, F 1 / F 2 = 6H:

Լուծեք խնդիրը օրինակով.Լծակի փոքր թեւը ենթարկվում է 300 Ն ուժի, իսկ ավելի մեծ թեւի վրա գործում է 20 Ն ուժ։ Փոքր թեւի երկարությունը 5 սմ է: Որոշեք ավելի մեծ թեւի երկարությունը: Կատարեք նկարչություն:

Փորձեք ինքներդ (Պատասխան՝ 0,75 մ)

Լուծեք խնդիրը օրինակով.Լծակի ծայրերում գործում են 25N և 150N ուժեր։ Հենակետից մինչև ավելի մեծ ուժի հեռավորությունը 3 սմ է Որոշե՛ք լծակի երկարությունը, եթե այդ ուժերի ազդեցությամբ այն գտնվում է հավասարակշռության մեջ:

Փորձեք ինքներդ (Պատասխան՝ 0.21 մ)

Առաջադրանք. Լծակի միջոցով բարձրացվել է 200 կգ կշռող բեռ։ Ի՞նչ բարձրության վրա է բարձրացվել բեռը, եթե լծակի երկար թևի վրա ազդող ուժը կատարել է 400 Ջ աշխատանք։

Կատարենք բացատրական նկար.

լ 2

Տրված է. Si: Լուծում:

մ 1 = 200 կգ 1) Եկեք մաթեմատիկորեն գրենք մեխանիկայի «ոսկե կանոնը»՝ A 1 = A 2.

A 2 = 400 J 2) Ըստ սահմանման, Աշխատանք- շարժման ընթացքում գործող ուժի արտադրյալը

h =? մարմինը, ճանապարհը, որով անցնում է մարմինը այս ուժի ազդեցությամբ։ Ապա.

A 1 = F 1 ժ 1

Եկեք արտահայտենք h 1 այս բանաձևից.

3) F 1-ը գտնելու համար մենք օգտագործում ենք բեռի ծանրության ուժը գտնելու բանաձևը.

F 1 = F թել = մ 1 գ = 200 կգ · 10Ն/կգ=2000Ն

4) Հաշվի առնելով, որ A 1 = A 2, հաշվարկեք h 1:

Պատասխան. h 1 = 0,2 N:

Լուծեք խնդիրը օրինակով.Լծակի միջոցով թեթեւակի բարձրացրել են 0,84 կՆ կշռող դուռ՝ 30 Ն ուժով ազդելով երկար թեւի վրա։ Միաժամանակ կատարվել է մեխանիկական աշխատանք 26 Ջ. Որքա՞ն բարձրացավ դուռը, և որքանո՞վ էր շարժվել երկար լծակի թևի ծայրը։

Փորձեք ինքներդ ձեզ (Պատասխան՝ 3,1 սմ բարձրության վրա; 8,7 սմ) (տանը)

Տնային աշխատանքՔո ուսումնասիրած թեմայի վերաբերյալ խնդիր առաջ քաշիր և լուծիր այն։ POV պար 47

Աշխատանքի հավասարությունը պարզ մեխանիզմների կիրառման ժամանակ. Մեխանիկայի «Ոսկե կանոն».

• Ֆիզիկայի ուսուցիչ Պուչկովա Ս.Ա.
• MBOU Սուխովսկայայի միջնակարգ դպրոց

• Ուժի փոխակերպման համար օգտագործվող սարքերը կոչվում են մեխանիզմներ:

• լծակ (բլոկ, դարպաս),
• թեք հարթություն (սեպ, պտուտակ):

• Դիմում

• Լծակների կանոնը ընկած է առօրյա կյանքում և տեխնոլոգիայի մեջ օգտագործվող տարբեր տեսակի գործիքների գործողության հիմքում, որտեղ պահանջվում է ուժի կամ ուղու ավելացում:

• Ֆիքսված բլոկը բլոկ է, որի առանցքը ամրացված է և չի բարձրանում կամ ընկնում բեռներ բարձրացնելիս:

• Շարժվող բլոկը բլոկ է, որի առանցքը բարձրանում և իջնում ​​է բեռի հետ միասին: Այն տալիս է ուժի 2 անգամ ավելացում:

• Գործնականում օգտագործվում է շարժվող բլոկի և ֆիքսվածի համադրություն: Հարմարության համար օգտագործվում է ֆիքսված բլոկ: Այն ուժով շահույթ չի տալիս, բայց փոխում է ուժի ուղղությունը։

• Շինարարություն

• Դեղ

• Պտուտակ

• Հնում կիրառվել են պարզ մեխանիզմներ.

• Օգտագործումը

• դարպասներ

• Գետի կամ ջրանցքի ստորին մակարդակից ջուր մատակարարել վերին մակարդակ, օրինակ՝ մեկ այլ ջրանցք, որով այն «ինքնուրույն» կհոսի, պարզ, բայց շատ արդյունավետ. տեխնիկական սարք- շադուֆ. Կարծես կռունկ է՝ երկար լծակ՝ հակակշիռով։

• Հույները փորձել են նվազեցնել ձեռքի աշխատանքի քանակը՝ օգտագործելով շինարարական տեխնիկա։ Ք.ա. 6-րդ դարում նրանք հայտնագործեցին երկու կռունկ՝ փոքր և մեծ բարձրացնելու համար ծանր բեռներ. Հնագույն քաղաքներից մեկի ավերակների մեջ հնագետների հայտնաբերած պատկերներից կարելի էր պարզել, թե ինչպես է նա գործել։ Հսկայական կռունկի անիվը պտտվում էր հինգ հոգով, մինչդեռ երկուսը վարում էին բեռը ներքևից, երկուսը՝ վերևից։

• Պարզ մեխանիզմները հիմնականում օգտագործվում են ուժի ավելացում ստանալու համար, այսինքն. մի քանի անգամ ավելացրեք մարմնի վրա ազդող ուժը.

• հարց

• Եկեք անենք դա

• Լծակի վրա ուժերի կիրառման կետերի անցած ուղիները հակադարձ համեմատական ​​են ուժերին:

• h1 / h2 = F2 / F1

• Գործելով լծակի երկար թևի վրա՝ մենք ուժ ենք ստանում, բայց միևնույն ժամանակ նույնքան կորցնում ենք ճանապարհին։

• Օգտագործելով լծակը
• մենք կարող ենք հաղթել կամ ուժի մեջ,
• կամ հեռավորության վրա.

• Արքիմեդի լեգենդն ասում է, որ հիացած լինելով լծակների կանոնի հայտնաբերմամբ՝ նա բացականչել է.

• V = 30000 կմ/վրկ
• t = 10 միլիոն տարի

• Շարժվող բլոկը աշխատանքում ոչ մի օգուտ չի տալիս

• Քանի անգամ մենք հաղթում ենք ուժով, այսքան անգամ հեռավորության վրա կորցնելը

• Մեխանիկայի «ոսկե կանոնը» վերաբերում է բոլոր մեխանիզմներին.

• Մեխանիզմների տեսակները

• 1. Օգտագործելով շարժական բլոկ, բեռը բարձրացվեց 1,5 մ բարձրության վրա:
• 1,5 մ 0,75 մ 3 մ
• 2. Շարժական բլոկի միջոցով բեռը բարձրացրել են 7 մ բարձրության վրա, որքա՞ն աշխատանք է կատարել բանվորը բեռը բարձրացնելիս, եթե պարանի ծայրին կիրառում է 160 Ն ուժ։ Որքա՞ն աշխատանք կկատարի նա, եթե այս բեռը բարձրացնի 5 մ բարձրության վրա:

• Ճիշտ!

• Սխալ!!!