Լծակ

Վարդապետներ

Այս թեման կանդրադառնա մարդկության կողմից վաղեմի ժամանակներից օգտագործված պարզ մեխանիզմներին, և մենք ավելի մանրամասն կանդրադառնանք դրանցից ամենատարածվածին. լծակ.

Նախկինում ասվում էր մեխանիկական աշխատանքի և ուժի մասին: Մեխանիկական աշխատանքը սալարի ֆիզիկական քանակ է, որը համամասն է մարմնի վրա կիրառվող ուժին և մարմնի անցած ուղին: SI համակարգում աշխատանքի միավորն է J.  (ժուլ): Ուժը սալար ֆիզիկական քանակ է, որը բնութագրում է աշխատանքի արագությունը:Իշխանության SI միավորն է Երեքշաբթի  (վտ):

Անտեսվելուց ի վեր մարդկությունը մեխանիկական աշխատանքներ կատարելու համար օգտագործում էր տարբեր սարքեր: Հայտնի է, որ շատ ծանր առարկաները բավականաչափ դժվար են, և երբեմն անհնար է նաև ուղղակիորեն շարժվել: Այնուամենայնիվ, օգտագործելով բավականին երկար փայտ, կամ, ինչպես կոչվում է, լծակԴա կարելի է անել բավականին հեշտությամբ:

Եթե \u200b\u200bայցելում եք որևէ ժամանակակից արտադրություն, կարող եք տեսնել, թե ինչպես են աշխատում մեքենաները: Նրանք, ինչպես զգայական էակները, սեղմում են, թեքում, կտրում մետաղական մեծ թիթեղները, հաշվում և տեսակավորում, կշռում և փաթեթավորում տարբեր ապրանքներ:

Այնուամենայնիվ, եթե հաշվի եք առնում նման բարդ ձևավորման որևէ սարք, կարող եք տեսնել, որ դրա մեխանիկական բաղադրիչը ներկայացված է ընդամենը վեց տեսակի պարզ մեխանիզմների համադրություններով. արյան լծակպատառաքաղներ, պտուտակներ, սեպեր, մանյակ և թեքված ինքնաթիռներ .

Առօրյա կյանքում հաճախ օգտագործվում են նաև պարզ մեխանիզմներ `կացին, թիակ, մկրատ, մսաղաց և այլն:

Ինչո՞ւ մեզ պետք են պարզ մեխանիզմներ:  Այս հարցին պատասխանելու համար հաշվի առեք մի պարզ օրինակ: Թող անհրաժեշտ լինի բարձրացնել բեռը որոշակի բարձրության վրա: Դրա համար կարող եք օգտագործել վեց պարզ մեխանիզմներից մեկը: Բոլոր վեց դեպքերում ուժի գործողությունը կհանգեցնի մարմնի բարձրացմանը:  Բայց այս ուժն ընդհանրապես ուղղված չէ և, բացառությամբ մեկ դեպքի, չի կիրառվում ուղղակիորեն բարձրացնելու մարմնի վրա: Բայց այստեղ ամենակարևորն այն է, որ սա ուժը բոլոր դեպքերում պակաս է բարձրացված մարմնի քաշից. Նշանակում է պարզ մեխանիզմների օգտագործումը թույլ է տալիս ուժ ձեռք բերել:

Այս եղանակով պարզ մեխանիզմներ - սրանք սարքեր են, որոնք ծառայում են իշխանությունը վերափոխելու համար:

Բայց պարզ մեխանիզմները միայն մարմինը բարձրացնելու համար չեն: Դրանք օգտագործվում են այն ժամանակ, երբ նրանք կտրում են թուղթ կամ գործվածքներ մկրատով, մանր կտրատած փայտով, շարքի ձողերով և այլն: Ավելին, այդ մեխանիզմները գոյություն ունեն մարդու մարմնում:

Հասարակ մեխանիզմները մարդու կողմից օգտագործվել են հին ժամանակներից: Զատկի կղզի այցելող յուրաքանչյուր զբոսաշրջիկի երևակայությունը զարմացնում է հսկայական չափսի հնագույն քարե քանդակներով, որոնք տեղակայված են ամբողջ կղզում: Այս ծանր քարե քանդակների ստեղծման ժամանակ (և դրանցից միայն մեկի գլխարկը ունի շուրջ 3 տոննա զանգված), դրանք ուղղահայաց դիրք բարձրացնելիս օգտագործվում էին պարզ մեխանիզմներ. Եգիպտոսի մեծ բուրգերը կառուցվել են նույն ձևով:

Ամենատարածված պարզ մեխանիզմներից մեկն է լծակ. Նա է, որ հնարավորություն է տալիս փոքր ուժի հետ հավասարակշռել մեծ ուժը: Լծակները ներկա են բազմաթիվ սարքերում:

Ի՞նչ է լծակը և ինչպե՞ս օգտագործել ուժը ՝ օգտագործելով այն: Լծակ ցանկացած պինդ մարմին է, որը կարող է պտտվել առանց ամրության առանցքի կամ աջակցության:Բոլոր լծակները բաժանված են 2 տեսակի ՝ լծակ առաջին տեսակ և երկրորդ տեսակ.

Առաջին տեսակի լծակ  կոչվում է լծակ, որի պտույտի առանցքը գտնվում է ուժերի կիրառման կետերի միջև, և ուժերն իրենք են ուղղվում մեկ ուղղությամբ: Օրինակ է մկրատը, հավասար բազուկի քաշը և այլն:

Երկրորդ տեսակի լծակ  կոչվում է լծակ, որի պտույտի առանցքը տեղակայված է ուժերի կիրառման կետերի մի կողմում, և ուժերն իրենք են ուղղված միմյանց հակառակ: Սա, օրինակ, բանալիներ, դռներ և այլն:

Ինչ պայմաններում է գտնվում լծակը հավասարակշռված:Ներդրեք փորձը: (Մենք միանգամից նշում ենք, որ բոլոր եզրակացությունները, որոնք արվելու են մեր կողմից առաջին տեսակի լծակի համար, նույնպես ուժի մեջ կլինեն երկրորդ տեսակի լծակի համար): Վերցրեք որպես լծակ 1 մետր երկարությամբ կառավարիչ և դրեք այն ամրացված հենարանի վրա, որը գտնվում է հենց մեջտեղում: Աջակցությունից 0.25 մ հեռավորության վրա մենք կկազմենք 8 Ն քաշ, բնականաբար, լծակի ծայրը կիջնի քաշի ծանրության ազդեցության տակ: Այժմ դինամոմետրով սեղմեք լծակի ազատ ծայրը և բարձրացրեք քաշը, որպեսզի լծակը դրվի հորիզոնական: Այս դեպքում դինամաչափը ցույց կտա 4 Ն հավասար հավասար ուժ:

Ուրեմն ինչու՞ անհավասար ուժերը, որոնք կիրառվում են լծակի վրա, պահում են այն հավասարակշռված:  Բոլորը, քանի որ որոշվում է լծակի վրա ուժի գործողության արդյունքը ոչ միայն իր մոդուլով, այլև լրակազմից մինչև ուժի գործողության գծի հեռավորության վրա:

Հեռավորությունը լրակազմից մինչև ուղիղ գիծ, \u200b\u200bորի երկայնքով ուժը գործում է այս ուժի ուսին.

Դիտարկենք այս փորձի սխեման:

Ի հավելումն ուժի Ֆ  1 և Ֆ  2, որի ուսերը նշանակված են որպես լ  1 և լ  2, ևս երկու ուժ կգործի լծակի վրա `լծակի ծանրությունը և աջակցության առաձգականությունը:

Ինչպես երևում է գործիչից, այդ ուժերի ուսերը զրոյական են, հետևաբար, դրանք չեն ազդում լծակի հավասարակշռության վրա: Հիմա համեմատեք ուժերը Ֆ  1 և Ֆ  2-ը և նրանց ուսերը: Ուժ Ֆ  Ուժի կեսը Ֆ  1, և ուսի ուժը Ֆ  2 անգամ երկու անգամ ուսի ուժը Ֆ 1 .

Ինչ է տեղի ունենում, եթե ուսի ուժըՖ 2   ավելացնել, ասենք, 5 կամ 25 անգամ:  Այդ ուժը կնվազեր 5 կամ 25 անգամ: Ի. որքան մեծ է ուսը, այնքան ավելի քիչ ուժ էորի միջոցով հնարավոր է բարձրացնել բեռի մի մասի վրա ընկած բեռը աջակիցից հակառակ:

Լծակների հավասարակշռության առաջին գրավոր բացատրությունը տրվել է մ.թ.ա. III դարում հին հույն գիտնական Արքիմեդի կողմից, ով առաջինն էր, որ կարողացավ պատմել ուժի, քաշի և ուսի հասկացությունները: Արքիմեդեսի կողմից ձևակերպված հավասարակշռության օրենքը դեռևս օգտագործվում է և հնչում է այսպես. Լծակը հավասարակշռության մեջ է, պայմանով, որ դրա վրա կիրառված ուժերը հակադարձ համեմատական \u200b\u200bեն իրենց ուսերի երկարություններին:

  - լծակի հավասարակշռության պայման

Ըստ լեգենդի ՝ գիտակցելով իր հայտնագործության նշանակությունը ՝ Արքիմեդը բացականչեց. «Տո՛ւր ինձ շրթունք, և ես կվերածեմ երկիրը»:. Trueիշտ է, Արքիմեդեսը չէր կարող դա անել իր կյանքի ընթացքում: Այո, և հիմա էլ: Բանն այն է, որ մեր մոլորակը առնվազն մեկ սանտիմետր բարձրացնելու համար պահանջվում է աներևակայելի երկար լծակ, որը պետք է տեղափոխվեր մի քանի տասնյակ միլիոնավոր տարիներ րոպեում 1 սմ արագությամբ:

Զորավարժություններ:

Առաջադրանք 1 500 գ քաշը կասեցվում է իշխանի մի ծայրում 100 սմ երկարության վրա: Իշխողի կեսին կա մի հենարան, որի տակ կառավարիչը կարող է ազատորեն պտտվել: Որտեղ պետք է կասեցնել երկրորդ 750 գ բեռը, որպեսզի տիրակալը մնա հավասարակշռության:

Առաջադրանք 2  32 սմ երկարությամբ թեթև ձողի ծայրերում կասեցվում են 40 գ և 120 գ կշիռները: Որտե՞ղ է պետք գավազանին աջակցելու համար, որպեսզի այն հավասարակշռված լինի:

Հիմնական բացահայտումներ.

– Պարզ մեխանիզմներ, ծառայում են մարմնի վրա մեխանիկական գործողությունը վերափոխելու համար, ինչը թույլ է տալիս փոխել ուժի կիրառման կետը, դրա մոդուլը և ուղղությունը:

– Պարզ մեխանիզմներորպես լծակ, բլոկը, դարպասը, սեպը, թեքված ինքնաթիռը և պտուտակը ցանկացած մեխանիկական սարքերի կառուցման բաղադրիչներն են:

– Լծակ  - սա ցանկացած պինդ մարմին է, որը կարող է պտտվել համեմատ ֆիքսված հենարանի կամ առանցքի հետ:

– Լծակ  բաժանված են երկու տեսակի `լծակ առաջինը  և լծակ երկրորդը բարի.

- Առաջին տեսակի լծակ  կոչվում է լծակ, որի պտույտի առանցքը գտնվում է ուժերի կիրառման կետերի միջև, և ուժերն իրենք են ուղղվում մեկ ուղղությամբ:

- Երկրորդ տեսակի լծակ  կոչվում է լծակ, որի պտտման առանցքը տեղակայված է ուժերի կիրառման կետերի մի կողմում, և ուժերն իրենք են ուղղված միմյանց հակառակ:

– Լծակ  Արդյո՞ք հեռավորությունը լրակազմից մինչև ուղիղ գիծ է, որի երկայնքով ուժը գործում է:

– Լծակների մնացորդի պայմանըլծակը հավասարակշռության մեջ է, պայմանով, որ դրա վրա կիրառվող ուժերը հակադարձ համեմատական \u200b\u200bեն ուսերի երկարություններին:

– Լծակը ուժ է տալիս  այնքան անգամ, քանի անգամ կիրառված ուժի ուսը ավելի մեծ է, քան պահված բեռի քաշի ուսին:

Ժամանակակից տեխնոլոգիաներում բեռնաթափման մեխանիզմները լայնորեն օգտագործվում են շինհրապարակներում և ձեռնարկություններում ապրանքների տեղափոխման համար, որոնց անփոխարինելի բաղադրիչները պարզ մեխանիզմներ են: Դրանց թվում են մարդկության ամենահին գյուտերը. Բլոկ և լծակ: Հույն հույն գիտնական Արքիմեդեսը թեթևացրեց մարդու աշխատանքը, իր գյուտը օգտագործելիս ուժ տվեց նրան և սովորեցրեց նրան փոխել ուժի ուղղությունը:

Բլոկը ճոպանով կամ շղթայով շրջապատի շուրջ ակոսով անիվ է, որի առանցքը կոշտորեն կցված է պատին կամ առաստաղի ճառագայթին:

Բարձրացնող սարքերը սովորաբար օգտագործում են ոչ թե մեկ, այլ մի քանի բլոկ: Բլոկների և մալուխների համակարգը, որոնք նախատեսված են կրող հզորությունը բարձրացնելու համար, կոչվում է շղթայի ամբարձիչ:

Շարժական և ֆիքսված բլոկը նույն հնագույն պարզ մեխանիզմներն են, որքան լծակը: Արդեն մ.թ.ա. 212-ին, բլոկներին միացված կեռիկներով և բռունցքերով, սիրակուսացիները պաշարեցին զենքը հռոմեացիներից: Զինվորական տրանսպորտային միջոցների կառուցումը և քաղաքի պաշտպանությունը ղեկավարում էր Արքիմեդեսը:

Ֆիքսված բլոկը վարդապետը համարեց հավասար բազուկ:

Բլոկի մի կողմում գործող ուժի պահը հավասար է բլոկի մյուս կողմում կիրառվող ուժի պահին: Այս պահերը ստեղծող ուժերը նույնն են:

Ուժի ոչ մի օգուտ չկա, բայց այդպիսի բլոկը թույլ է տալիս փոխել ուժի ուղղությունը, ինչը երբեմն անհրաժեշտ է:

Արքիմեդսը բջջային բլոկը վերցրեց որպես անհավասար լծակ ՝ ուժի շահույթ տալով 2 անգամ: Պտտման կենտրոնի համեմատաբար կան ուժերի պահեր, որոնք պետք է հավասար լինեն հավասարակշռության մեջ:

Արքիմեդը ուսումնասիրեց շարժական բլոկի մեխանիկական հատկությունները և գործի դրեց այն: Ըստ Աթենքիոսի ՝ «շատ մեթոդներ են մշակվել Սիրակուզի բռնակալ Հիերոնի կողմից կառուցված հսկա նավը գործարկելու համար, բայց մեխանիկական վարդապետը, օգտագործելով պարզ մեխանիզմներ, կարողացավ մի քանի մարդկանց օգնությամբ տեղափոխել նավը: .

Բլոկը աշխատանքի մեջ շահույթ չի տալիս ՝ հաստատելով մեխանիկի ոսկե կանոնը: Դա կարելի է հեշտությամբ հաստատել `ուշադրություն դարձնելով ձեռքով և քաշով անցած հեռավորություններին:

Սպորտային առագաստանավները, ինչպես անցյալի նավարկող նավերը, չեն կարող անել առանց արգելափակում առագաստները տեղադրելու և կառավարման ժամանակ: Ժամանակակից նավերին ազդանշանների, նավակների բարձրացման համար անհրաժեշտ են բլոկներ:

Էլեկտրականացված երկաթուղային գծի վրա շարժական և ֆիքսված բլոկների այս համադրությունը լարերի լարվածությունը կարգավորելու համար:

Բլոկների նման համակարգը սողաններ կարող են օգտագործել իրենց տրանսպորտային միջոցները օդ բարձրացնելու համար:

Բլոկները դասակարգվում են որպես պարզ մեխանիզմներ: Այս սարքերի խմբում, որոնք ծառայում են ուժերը վերափոխելուն, բացի բլոկներից, ներառում է նաև լծակ ՝ հակված ինքնաթիռ:

Սահմանում

Արգելափակում  - ամուր մարմին, որն ունի պտտվող առանցքի շուրջ պտտվելու հնարավորություն:

Բլոկները կատարվում են սկավառակների ձևով (անիվներ, ցածր բալոններ և այլն), որոնք ունեն ակոս, որի միջով անցնում է պարան (պտտոց, պարան, շղթա):

Հաստատուն առանցքային առանցքի բլոկ է (Նկար 1): Այն չի շարժվում բեռը բարձրացնելիս: Ֆիքսված բլոկը կարելի է համարել որպես հավասար ուսեր ունեցող լծակ:

Բլոկի հավասարակշռության պայմանը պայմանն է դրանում կիրառվող ուժերի պահերի հավասարակշռության համար.

Նկար 1-ի բլոկը հավասարակշռության մեջ կլինի, եթե թելերի լարվածության ուժերը հավասար են.

քանի որ այդ ուժերի ուսերը նույնն են (OA \u003d OV): Հաստատուն միավորը չի տալիս ուժի շահույթ, բայց դա թույլ է տալիս փոխել ուժի գործողության ուղղությունը: Վերևից գնացող պարանով քաշելը հաճախ ավելի հարմար է, քան ներքևից անցնող պարան:

Եթե \u200b\u200bֆիքսված բլոկի վրա նետված պարանով մի ծայրին կապված բեռի զանգվածը մ է, ապա այն բարձրացնելու համար հարկ է, որ հավասար F- ի ուժը կիրառվի պարանի մյուս ծայրում.

պայմանով, որ բլոկում առկա շփման ուժը մենք հաշվի չենք առնում: Եթե \u200b\u200bանհրաժեշտ է հաշվի առնել շփումը բլոկում, ապա ներդրվում է դիմադրության գործակից (k), ապա.

Բլոկի փոխարինումը կարող է ծառայել որպես սահուն անշարժ աջակցություն: Նման աջակցության վրա նետվում է պարան (պարան), որը սահում է աջակցության երկայնքով, բայց շփման ուժը մեծանում է:

Ֆիքսված բլոկը աշխատանքի մեջ շահույթ չի տալիս: Ուժերի կիրառման կետերը անցնող ուղիները նույնն են, ուժի հետ հավասար, հետևաբար ՝ աշխատանքի հավասար:

Ուժի մեջ շահույթ ստանալու համար, օգտագործելով ֆիքսված բլոկներ, օգտագործվում է բլոկների համադրություն, օրինակ ՝ կրկնակի բլոկ: Երբ բլոկները պետք է ունենան տարբեր տրամագիծ: Դրանք միմյանց հետ անշարժ են միացված և տեղադրվում են մեկ առանցքի վրա: Յուրաքանչյուր բլոկի վրա կցված է պարան, որպեսզի այն առանց վրաս սայթաքելու կարող է պատին շրջվել կամ դուրս գալ բլոկից: Ուժերի ուսերը այս դեպքում անհավասար կլինեն: Կրկնակի բլոկը գործում է որպես լծակ ՝ տարբեր երկարությունների ուսերով: Նկար 2-ը ցույց է տալիս կրկնակի բլոկային դիագրամ:

Նկար 2-ում լծակի հավասարակշռության պայմանը կլինի հետևյալ բանաձևը.

Երկակի միավորը կարող է փոխարկել իշխանությունը: Մեծ շառավիղի բլոկի շուրջը պարանով փաթաթված ավելի քիչ ուժ կիրառելով ՝ ձեռք է բերվում մի ուժ, որը գործում է պարանն այն կողմում, որը պարունակում է ավելի փոքր շառավիղի բլոկի շուրջը:

Շարժվող բլոկը բլոկ է, որի առանցքը բեռի հետ միասին շարժվում է: Նկ. 2 շարժական բլոկը կարելի է համարել տարբեր չափերի ուսերով լծակ: Այս դեպքում O կետը լծակի լծակն է: OA- ն ուժի ուսն է. OB- ն ուժի ուսն է: Եկեք քննարկենք լուսանկարը: 3. Ուժի ուսը երկու անգամ ավելի մեծ է, քան ուժի ուսը, հետևաբար, հավասարակշռության համար անհրաժեշտ է, որ ուժի մեծությունը երկու անգամ պակաս լինի, քան ուժի մոդուլը:

Կարող ենք եզրակացնել, որ շարժական բլոկի օգնությամբ մենք երկու անգամ ուժի մեջ ենք ստանում: Շարժվող բլոկի հավասարակշռության պայմանը, առանց հաշվի առնելու շփման ուժը, գրված է.

Եթե \u200b\u200bփորձեք հաշվի առնել բլոկում առկա շփման ուժը, ապա մուտքագրեք բլոկի (k) դիմադրության դիմադրության գործակիցը և ստացեք.

Երբեմն օգտագործվում է շարժական և ֆիքսված բլոկի համադրություն: Այս համադրության մեջ հարմարության համար օգտագործվում է ֆիքսված միավոր: Այն ուժի շահույթ չի տալիս, բայց թույլ է տալիս փոխել ուժի ուղղությունը: Բջջային միավորը օգտագործվում է կիրառական ուժի մեծությունը փոխելու համար: Եթե \u200b\u200bբլոկը ծածկող պարանների ծայրերը հորիզոնականով նույն անկյուններն են ստեղծում, ապա բեռը մարմնի ծանրության վրա ազդող ուժի հարաբերակցությունը հավասար է բլոկի շառավիղի հարաբերակցության հարաբերությանը կամարի կամքին, որը ծածկում է պարանը: Եթե \u200b\u200bպարանները զուգահեռ են, բեռը բարձրացնելու համար անհրաժեշտ ուժը կպահանջվի երկու անգամ ավելի քիչ, քան բարձրացված բեռի քաշը:

Մեխանիկայի ոսկե կանոն

Աշխատանքի մեջ շահույթի պարզ մեխանիզմները չեն: Ինչքան ուժ ենք ձեռք բերում, նույն քանակությամբ անգամ կորցնում ենք հեռավորության վրա: Քանի որ աշխատանքը հավասար է ուժի մասշտաբային արտադրանքին տեղահանման միջոցով, հետևաբար, այն չի փոխվի շարժական (ինչպես նաև անշարժ) բլոկների օգտագործման ժամանակ:

«Ոսկե կանոն» բանաձևի տեսքով կարող է գրվել հետևյալ կերպ.

որտե՞ղ է անցնում ուժի կիրառման կետը. ուժի կիրառման կետով անցած ուղին:

Ոսկե կանոնը էներգիայի պահպանման օրենքի ամենապարզ ձևակերպումն է: Այս կանոնը տարածվում է մեխանիզմների միատեսակ կամ գրեթե միատեսակ շարժման դեպքերի վրա: Պարանների ծայրերի թարգմանչական շարժման հեռավորությունները կապված են բլոկների ճառագայթների հետ (և), քանի որ.

Մենք դա ստանում ենք այն բանի համար, որ «ոսկե կանոնը» կրկնակի բլոկի կատարման համար անհրաժեշտ է, որ.

Եթե \u200b\u200bուժերը հավասարակշռված են, ապա բլոկը հանգստանում կամ շարժվում է հավասարաչափ:

Խնդիրների լուծման օրինակներ

1-ին օրինակ

2-րդ օրինակ

Մատենագիտական \u200b\u200bնկարագրություն.  Շումիկո Ա.Վ., Վետաշենկո Օ.Գ. 7-րդ դասարանի ֆիզիկական դասագրքերում ուսումնասիրված պարզ «բլոկ» մեխանիզմի ժամանակակից տեսակետ // Երիտասարդ գիտնական: - 2016. - 2 2: - S. 106-113. 07.07.2019):

  Բլոկի պարզ մեխանիզմն ուսումնասիրելիս 7-րդ դասարանի ֆիզիկական դասագրքերը տարբեր կերպ են մեկնաբանում շահույթը ուժը բեռը բարձրացնելիս օգտագործելով այս մեխանիզմը, օրինակ դասագիրք Pyoryshkina Ա. B. շահումներ in ուժը ձեռք է բերվում հետ օգտագործելով բլոկի անիվը, որի վրա գործում են լծակի ուժերը, և Գենդենշտեյնի դասագրքում Լ. E. Նույն շահը ստացվում է հետ օգտագործելով մալուխ, որի վրա գործում է մալուխի լարվածությունը: Տարբեր դասագրքեր, տարբեր առարկաներ և տարբեր ուժեր - շահում ստանալու համար ուժը բեռը բարձրացնելիս: Հետևաբար, սույն հոդվածի նպատակը օբյեկտների որոնումն է և ուժերը հետ որով շահույթը բեռը պարզ բլոկային մեխանիզմով բարձրացնելիս ուժ:

Բանալի բառեր:

Սկզբում մենք կծանոթանանք և համեմատելու ենք, թե ինչպես է ուժի ձեռքբերումը ձեռք բերվում ֆիզիկական դասագրքերում 7-րդ դասարանի համար բլոկի պարզ մեխանիզմի միջոցով բեռը բարձրացնելու միջոցով:

Ամփոփել դասագրքերում տեքստերի և թվերի ծանոթությունն ու համեմատությունը.

Դասագրքում ուժ ձեռք բերելու ապացույցներ Ա. Պորյուշինան իրականացվում է բլոկի անիվի վրա, իսկ գործող ուժը լծակի ուժն է. Բեռը բարձրացնելիս ֆիքսված բլոկը չի տալիս ուժի շահույթ, իսկ շարժվող բլոկը ուժի շահույթ է տալիս 2 անգամ: Նշված չէ այն մալուխի վրա, որի վրա բեռը կախված է ֆիքսված միավորից և շարժվող միավորից `բեռնվածքով:

Մյուս կողմից, L.E. Gendenshtein- ի դասագրքում ուժի ձեռքբերման ապացույցն իրականացվում է մալուխի վրա, որի վրա կախված է բեռնվածություն կամ շարժիչ բեռ, որի բեռը կախված է, իսկ գործող ուժը մալուխի լարվածության ուժն է. Բեռը բարձրացնելիս ֆիքսված բլոկը կարող է 2 անգամ ավելի մեծ շահույթ ապահովել, բայց բլոկի անիվի վրա լծակի մասին որևէ հիշատակություն չկա:

Գրականության որոնումը, որն ունի նկարագրություն բլոկում և մալուխում ուժի ստացման նկարագրությամբ, բերեց «Ֆիզիկայի տարրական դասագիրք» -ին, որը խմբագրվել է ակադեմիկոս Գ. 168-175 էջերի պարզ մեքենաներ տրվում են նկարագրություններ. «Պարզ բլոկ, կրկնակի բլոկ, դարպաս, պղնձի բլոկ և դիֆերենցիալ բլոկ»: Իրոք, իր ձևավորման մեջ «երկակի բլոկը ուժի շահույթ է տալիս բեռը բարձրացնելիս ՝ բլոկների ճառագայթների երկարության տարբերության պատճառով», որի հետ բեռը բարձրացվում է, և «շղթայի ամբարձիչը հնարավորություն է տալիս ուժի մեջ բարձրացնել բեռը բարձրացնելիս ՝ պարան շնորհիվ: , որի մի քանի մասի վրա կախված է մի բեռ »: Այսպիսով, հնարավոր եղավ պարզել, թե ինչու է ուժի բարձրացումը տրվում ՝ բեռը բարձրացնելիս, առանձին բլոկը և մալուխը (պարան), բայց հնարավոր չի եղել պարզել, թե ինչպես է բլոկն ու մալուխը փոխկապակցվում միմյանց հետ և բեռի ծանրությունը տեղափոխվում միմյանց, քանի որ բեռը կարող է կասեցվել մալուխի վրա , իսկ մալուխը նետվում է բլոկի վրա կամ բեռը կարող է կախված լինել բլոկի վրա, իսկ բլոկը կախված է մալուխի վրա: Պարզվել է, որ մալուխի լարվածության ուժը կայուն է և գործում է մալուխի ողջ երկարությամբ, այնպես որ բեռի ծանրության տեղափոխումը մալուխի կողմից բլոկի վրա կլինի մալուխի և բլոկի միջև շփման յուրաքանչյուր կետում, ինչպես նաև բլոկի վրա կասեցված բեռի ծանրության տեղափոխումը մալուխ: Միավորի փոխկապակցումը մալուխի հետ պարզելու համար մենք կանցկացնենք փորձեր շարժական ստորաբաժանումում ուժի ստացման վերաբերյալ, բեռը բարձրացնելիս, օգտագործելով դպրոցական ֆիզիկայի կաբինետի սարքավորումները `դինամաչափեր, լաբորատոր բլոկներ և մի շարք բեռներ 1N- ում (102 գ): Մենք սկսում ենք փորձերը բջջային ստորաբաժանման հետ, քանի որ այս միավորի հզորության մեջ մենք ունենք երեք տարբերակ: Առաջին տարբերակը «Նկար 180. Բջջային բլոկը `որպես անհավասար ուսերով լծակ» - դասագիրք Ա. Պերիշչինա, երկրորդ «Նկար 24.5 ... երկու նույնական մալուխային լարվածության ուժ F» - ըստ Գենդենշտեյնի դասագրքի L. E. և վերջապես երրորդ `« Նկար 145. Polyspast »: . Շղթայի վերամբարձ շարժական վանդակով բեռնվածքը մեկ պարանով մի քանի մասի վրա բարձրացնելը - համաձայն Գ. Լանդսբերգի Գ.-ի դասագրքի:

Փորձ թիվ 1: «Նկար 183»

Թիվ 1 փորձարկումն իրականացնելու համար ուժը ձեռք բերեք շարժական բլոկի վրա «ՕԲ-ի թիվ 180 անհավասար զենք ունեցող լծակով», համաձայն դասագրքի Ա. Փերիշչինա, «Նկար 183» դիրքի 1-ի շարժական բլոկի վրա, գծեք մի լծակ ՝ OAV- ի անհավասար ուսերով, ինչպես «Նկ. 180» կետի վրա և սկսեք բեռը 1-ից դիրքից բարձրացնել: Այդ պահին միավորը սկսում է պտտվել, հակառակ ուղղությամբ `իր առանցքի շուրջ A կետում, իսկ B կետում` լծակի վերջը, որի սահմանից անցնում է վերելակը: կիսաշրջանի սահմաններից այն կողմ, որի երկայնքով մալուխը թեքվում է շարժական բլոկի շուրջ: Կետ O - լծակի աջակցության կետը, որը պետք է ամրագրվի, իջնում \u200b\u200bէ ՝ տես «Նկար 183» - դիրքը 2, այսինքն ՝ անհավասար ուսերով լծակը OAB- ն փոխվում է որպես հավասար ուսերով լծակի նման (նույն ուղիները անցնում են O և B կետերը):

Թիվ 1 փորձի արդյունքում ձեռք բերված տվյալների հիման վրա շարժական բլոկի վրա OAB լծակի դիրքի փոփոխությունները `1-ից 2-րդ դիրքից ապրանքները բարձրացնելիս, կարող ենք եզրակացնել, որ« Նկար 180 »-ում ապրանքի անհավասար ուսերով շարժական բլոկի ներկայացուցչությունը« Նկար 180 »-ում: բեռը, իր առանցքի շուրջ բլոկի պտտմամբ, համապատասխանում է հավասար ուսերով լծակին, ինչը բեռը բարձրացնելիս չի տալիս ուժի շահույթ:

Մենք սկսում ենք թիվ 2 փորձը `դինամոմետրերը ամրացնելով մալուխի ծայրերին, որի վրա մենք կախելու ենք 102 գ քաշով շարժվող միավոր, որը համապատասխանում է 1 Ն ծանրության: Մալուխի ծայրերից մեկը կուղեկցվի կախոցին, և մենք կբարձրացնենք բեռը մալուխի մյուս ծայրում: Բարձրացնելուց առաջ երկու դինամոմետրերի ընթերցումները `0,5 Ն-ում, դինամոմետրի ընթերցումները բարձրացնելու սկզբում, որի ընթացքում տեղի է ունենում վերելքը, փոխվել է 0,6 Ն և մնացել է այդպես` վերելքի ժամանակ, վերամբարձ ընթերցումները վերացնելուց հետո վերադարձան 0,5 Ն: Դինամոմետրի ընթերցումները ամրագրված են ֆիքսված կասեցման համար վերելքի ժամանակ չի փոխվել և հավասար է 0,5 Ն-ին: Եկեք վերլուծենք փորձի արդյունքները.

1. Բարձրացնելուց առաջ, երբ 1 N (102 գ) բեռը կախված է շարժական բլոկի վրա, բեռի ծանրությունը բաշխվում է ամբողջ անիվին և փոխանցվում է մալուխին, որը շրջապատում է բլոկը ներքևից ՝ ղեկի ամբողջ կիսաշրջանով:
2. Նախքան երկու դինամոմետրերի ընթերցումները 0,5 Ն-ում բարձրացնելը, ինչը ցույց է տալիս բեռի ծանրության 1 Ն (102 գ) բաշխումը մալուխի երկու մասի (բլոկից առաջ և հետո) կամ որ մալուխի լարվածության ուժը 0,5 Ն է, և նույնը մալուխի ամբողջ երկարության երկայնքով (որը սկզբում նույնն է մալուխի վերջում) - այս երկու հայտարարություններն էլ ճիշտ են:

Եկեք համեմատենք թիվ 2 փորձի վերլուծությունը դասագրքերի տարբերակների հետ `2 անգամ ուժը ստանալու շարժական բլոկի հետ: Եկեք սկսենք Գենդենշտեյն Լ.Է.-ի դասագրքում արված հայտարարությունից. «… Որ երեք ուժ է կիրառվում բլոկի վրա. Բեռի ծանրությունը դեպի ուղղություն դեպի ներքև և երկու նույնական մալուխային լարվածության ուժեր, որոնք ուղղված են դեպի վեր (Նկար 24.5): Հայտարարություն, որ բեռի ծանրությունը «Նկար. 14.5 ”բաշխվել է մալուխի երկու մասի ՝ բլոկից առաջ և հետո, քանի որ մալուխի լարվածության ուժը մեկն է: Մնում է վերլուծել «Նկար 181» -ի ստորագրությունը Ա. Վ. Պորիշկինի «Շարժական և ֆիքսված բլոկների, պղնձի բլոկի» դասագրքից: Սարքի նկարագրությունը և ուժը ձեռք բերելը, բեռը բարձրացնելիս, շղթայի վերամբարձով տրված է տարրական ֆիզիկայի դասագիրքը, խմբ. Գ. Լանսբերգը, որտեղ ասվում է. «Բլոկների միջև ընկած յուրաքանչյուր պարան գործելու է շարժիչ բեռի վրա T ուժով, և պարանի բոլոր կտորները գործելու են nT ուժով, որտեղ n- ն է, պարանի առանձին հատվածների քանակը, որը միացնում է բլոկի երկու մասերը»: Ստացվում է, որ եթե մենք ուժի մեջ շահույթը կիրառում ենք «Նկար 181» -ով `Գ.Ս. Լանդսբերգի տարրական ֆիզիկայի դասագրքից շղթայական բլոկի« երկու մասերը միացնող պարանով », ապա« Նկար 179-ում և համապատասխանաբար, Նկարում »շարժիչ բլոկով ուժի մեջ շահի նկարագրությունը: 180 »սխալ է:

Ֆիզիկայի չորս դասագրքեր վերլուծելուց հետո մենք կարող ենք եզրակացնել, որ պարզ բլոկ-մեխանիզմով ուժի ստացման առկա նկարագիրը չի համապատասխանում իրական իրավիճակին և, հետևաբար, պահանջում է պարզ բլոկ-մեխանիզմի գործողության նոր նկարագրություն:

Պարզ բարձրացնող հանդերձում  բաղկացած է բլոկից և պարանից (պարան կամ շղթա):

Վերելակների այս մեխանիզմի բլոկները բաժանված են.

դիզայնով պարզ և բարդ;

բեռը շարժելու և գրենական պիտույքների բարձրացման մեթոդով:

Կսկսվի բլոկների դիզայնի հետ ծանոթությունը պարզ բլոկ, որը իր առանցքի շուրջ պտտվող անիվ է, մալուխի (պարան, շղթա) գծի շուրջը շրջապատող ակոսով Նկար 1-ը և այն կարելի է համարել հավասար բազուկ, որի դեպքում ուժերի ուսերը հավասար են ղեկի շառավիղին. ОА \u003d ОВ \u003d r: Նման միավորը չի տալիս ուժի շահույթ, բայց թույլ է տալիս փոխել մալուխի շարժման ուղղությունը (պարան, շղթա):

Կրկնակի բլոկ  բաղկացած է տարբեր ճառագայթների երկու բլոկներից, որոնք կոշտորեն ամրացված են միասին և տեղադրված են Նկար 2-ի ընդհանուր առանցքի վրա: R1 և r2 բլոկների ճառագայթները տարբեր են, և բեռը բարձրացնելիս գործեք որպես լծակ անհավասար ուսերով, իսկ ուժի մեջ շահումը հավասար կլինի ավելի մեծ տրամագծով բլոկի ճառագայթների երկարությունների հարաբերակցությանը `ավելի փոքր տրամագծով բլոկի F \u003d P · r1 / r2:

Դարպաս բաղկացած է մխոցից (թմբուկից) և դրան կցված բռնակից, որը հանդես է գալիս որպես մեծ տրամագծով բլոկ, օձի կողմից տրված ուժի շահույթը որոշվում է բռնակի կողմից նկարագրված օղակի R շառավիղի հարաբերակցության հարաբերակցությամբ բալոնի r- ի շառավիղի վրա, որի վրա կա պարան F \u003d P · r / Ռ.

Եկեք անցնենք բլոկներում բեռները բարձրացնելու մեթոդին: Դիզայնի նկարագրությունից բոլոր բլոկներն ունեն առանցք, որի շուրջը պտտվում են: Եթե \u200b\u200bբլոկի առանցքը ամրագրված է, և ապրանքները բարձրացնելիս չի բարձրանում և ընկնում, ուրեմն կոչվում է այդպիսի բլոկ ֆիքսված բլոկպարզ բլոկ, կրկնակի բլոկ, դարպաս:

At շարժակազմառանցքը բարձրանում և ընկնում է Գծապատկեր 10-ի բեռով, և այն նախատեսված է հիմնականում բեռի կասեցման վայրում մալուխի թարթումը վերացնելու համար:

Եկեք ծանոթանանք սարքին և պարզ բարձրացման մեխանիզմի երկրորդ մասը բարձրացնելու եղանակին `մալուխ, պարան կամ շղթա: Մալուխը թեքված է պողպատե լարերից, պարանը թեքված է թելերից կամ տողերից, իսկ շղթան բաղկացած է միմյանցից փոխկապակցված կապերից:

Բեռը կասեցնելու և ուժի ստացման եղանակները, բեռը բարձրացնելիս, մալուխով.

Նկ. 4, բեռը ամրագրված է մալուխի մի ծայրում, և եթե մալուխի մյուս ծայրում բարձրացրեք բեռը, ապա այդ բեռը բարձրացնելը կպահանջի մի փոքր ավելի մեծ ուժ, քան բեռի ծանրությունը, քանի որ ուժի մեջ պարզ շահույթ ունեցող միավորը չի տալիս F \u003d P:

Նկար 5-ում աշխատողը բարձրացնում է մալուխով, որը թեքվում է մի պարզ բլոկի շուրջ, այն նստատեղը, որի վրա նստում է աշխատողը, ամրագրված է մալուխի առաջին մասի մի ծայրում, և աշխատողը բարձրացնում է իրեն մալուխի երկրորդ մասի համար `իր ուժից 2 անգամ պակաս, քան իր քաշը, քանի որ աշխատողի ծանրությունը բաշխվում էր մալուխի երկու մասի վրա ՝ առաջինը նստատեղից մինչև բլոկ, իսկ երկրորդը ՝ բլոկից մինչև աշխատողի ձեռքը F \u003d P / 2:

Գծապատկեր 6-ում երկու աշխատող բարձրացնում է բեռը երկու մալուխով, և բեռի ծանրությունը բաշխվում է հավասարապես մալուխների միջև, ուստի յուրաքանչյուր աշխատող կբարձրացնի բեռը `F \u003d P / 2 բեռի կեսի ծանրության ուժով:

Նկար 7-ում աշխատողները բարձրացնում են այնպիսի բեռ, որը կախված է մեկ մալուխի երկու մասից, և բեռի ծանրությունը բաշխվում է հավասարաչափ այս մալուխի մասերի միջև (ինչպես երկու մալուխի միջև), և յուրաքանչյուր աշխատող կբարձրացնի բեռը մի ուժի հավասար, որը հավասար է բեռի կեսի F \u003d P / 2:

Գծապատկեր 8-ում մալուխի ավարտը, որի համար աշխատողներից մեկը բարձրացրեց բեռը, ամրագրված էր կախովի վրա, իսկ բեռի ծանրությունը բաշխվում էր մալուխի երկու մասում, և երբ աշխատողը բարձրացրեց բեռը, մալուխի երկրորդ ծայրը կրկնապատկվեց, այն ուժը, որով աշխատողը կարող էր բարձրացնել բեռը ավելի քիչ քաշ F \u003d P / 2, իսկ բեռը կլինի 2 անգամ դանդաղ:

Նկար 9-ում բեռը կախված է մեկ մալուխի 3 մասից, որի մեկ ծայրը ամրագրված է, և ամրության շահույթը, երբ բեռը բարձրացնելիս, կլինի 3, քանի որ բեռի ծանրությունը կբաշխվի մալուխի երեք մասի վրա `F \u003d P / 3:

Կիվը վերացնելու և սառնամանիքային ուժը նվազեցնելու համար բեռի կասեցման վայրում տեղադրվում է մի պարզ բլոկ, և բեռը բարձրացնելու համար պահանջվող ուժը չի փոխվել, քանի որ պարզ բլոկը շահույթ չի բերում Նկար 10-ի և Նկար 11-ի ուժի մեջ, և բլոկն ինքը կկոչվի: շարժվող բլոկ, քանի որ այս բլոկի առանցքը բարձրանում է և ընկնում բեռի հետ:

Տեսականորեն, բեռը կարող է կասեցվել մեկ մալուխի մասերի անսահմանափակ թվով, բայց դրանք գործնականում սահմանափակվում են վեց մասով, և նման բարձրացման մեխանիզմը կոչվում է ծղոտե բլոկ, որը բաղկացած է ֆիքսված և շարժական օջախից `պարզ բլոկներով, որոնք միմյանց միջոցով փոխվում են մալուխով, մի ծայրում ամրագրված ամրակապի վրա, իսկ բեռը բարձրացվում է մալուխի երկրորդ վերջում: Ուժի ձեռքբերումը կախված է ֆիքսված և շարժական տեսահոլովակների միջև մալուխի մասերի քանակից, որպես կանոն, դա մալուխի 6 մաս է, իսկ ուժի մեջ շահումը `6 անգամ:

Հոդվածում քննարկվում է բեռը բարձրացնելիս բլոկների և մալուխի միջև իրական փոխհարաբերությունները: Ներկայիս պրակտիկայում որոշման, որ «ֆիքսված բլոկը չի տալիս ուժի շահույթ, և շարժվող բլոկը 2 անգամ տալիս է ուժի շահույթ» սխալմամբ մեկնաբանեց մալուխի և բլոկի փոխազդեցությունը վերամբարձ մեխանիզմում և չի արտացոլում բլոկային նմուշների ամբողջ բազմազանությունը, ինչը հանգեցրեց միակողմանի սխալ գաղափարների զարգացմանը: բլոկ: Բլոկի պարզ մեխանիզմը ուսումնասիրելու համար նյութի առկա ծավալների համեմատությամբ, հոդվածի ծավալը ավելացել է 2 անգամ, բայց դա հնարավորություն է տվել պարզ և հասկանալի կերպով բացատրել բեռի բեռնման պարզ մեխանիզմում տեղի ունեցող գործընթացները ոչ միայն ուսանողների, այլև ուսուցիչների համար:

Հղումներ.

1. Պորյշկին, Ա.Վ. Ֆիզիկա, 7-րդ դաս .` դասագիրք / A.V. Poryshkin.- 3-րդ հրատ., Լրացուցիչ.- Մ .: Դրոֆա, 2014, - 224 ս., Ill. ISBN 978-55358-14436-1: 61. Բլոկի վրա լծակների հավասարակշռության կանոնի կիրառում, էջ 181–183:
2. Գենդենշտեյն, Լ.Է. ֆիզիկա: 7-րդ դասարան: 2 ժամվա ընթացքում, Մաս 1. Դասագիրք ուսումնական հաստատությունների համար / L. E. Gendenshten, A. B. Kaydalov, V. B. Kozhevnikov; խմբագրության ներքո V.A. Orlova, I. I. Roisen, 2-րդ հր., Rev. - Մ .: Mnemosyne, 2010.-254 էջ: Ill. ISBN 978-55346-01453-9: 24. Պարզ մեխանիզմներ, էջ 188–196:
3. Ֆիզիկայի տարրական դասագիրք, խմբագիր ՝ ակադեմիկոս Գ. Ս. Լանդսբերգ, հատոր 1. Մեխանիկա: Armերմություն: Մոլեկուլային ֆիզիկա, 10-րդ հր., Մոսկվա. Նաուկա, 1985. § 84. Հասարակ մեքենաներ, էջ 168–175:
4. Գրոմով, Ս.Վ. Ֆիզիկա. Դասագիրք: համար 7 կլ. ընդհանուր կրթություն: հաստատություններ / S.V. Gromov, N.A. Rodina.- 3-րդ հր. - Մ .: Կրթություն, 2001.-158 վ, հիվանդ: ISBN-5–09–010349–6: 22 §: Բլոկ, էջ 55 -57:

Բանալի բառեր: բլոկ, կրկնակի բլոկ, ֆիքսված բլոկ, շարժվող բլոկ, պղպեղի բլոկ:.

Ծանոթագրություն.   Ֆիզիկայի դասագրքերը 7-րդ դասարանի համար, պարզ բլոկային մեխանիզմ ուսումնասիրելիս, այս մեխանիզմն օգտագործելով բեռը բարձրացնելիս, տարբեր կերպ են մեկնաբանում ուժի շահույթը, օրինակ ՝ A.V. Peryshkina դասագրքում ուժի ձեռքբերումը ձեռք է բերվում բլոկի անիվի օգնությամբ, որի վրա գործում են լծակի ուժերը, իսկ Gendenshtein L. E.- ի դասագրքում նույն շահը ստացվում է մալուխի օգնությամբ, որի վրա գործում է մալուխի լարվածությունը: Տարբեր դասագրքեր, տարբեր առարկաներ և տարբեր ուժեր `բեռը բարձրացնելիս ուժի ձեռքբերում ունենալ: Հետևաբար, սույն հոդվածի նպատակը օբյեկտների և ուժերի որոնումն է, որի օգնությամբ ուժի ձեռքբերումը ձեռք է բերվում բլոկի պարզ մեխանիզմով բեռը բարձրացնելիս: