Mēs redzam, ka ar vienkāršu mehānismu palīdzību jūs varat gūt labumu. Vai vienkārši mehānismi dod labumu darbā?

Mēs aprēķinām darbu, ko veic spēks F, paceļot kravu, izmantojot slīpu plakni (sk. 1. att.):

   \\ (~ A_F \u003d Fl. \\)

Aizstāt atrastās stiprības vērtības \\ (~ F \u003d mg \\ frac hl \\) un iegūt

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

Tātad strādājiet A  F ir vienāds ar darbu, kas jāveic, lai vienmērīgi paceltu kravu uz augstumu hneizmantojot slīpu plakni.

Nedod darba un piesaistīto līdzekļu ieguvumu. Patiešām, ja līdzsvarotā svira (6. att.) Tiek virzīta, tad spēku pielikšanas punkti F  1 un F  2 tajā pašā laikā veic dažādas kustības Δ r  1 un Δ r  2. Šajā gadījumā (mēs uzskatām leņķi α   nedaudz pagrieziet sviru) Δ r 1 = l 1 α , Δ r 2 = l 2 α   Līdz ar to šie spēki veiks darbu. A 1 = F  1 Δ r 1 = F 1 l 1 α   un A 2 = F  2 Δ r 2 = F 2 l 2 α . Kopš F 1 l 1 = F 2 l  2 tad A 1 = A 2 .

Izmantojot fiksētu bloku, mēs redzam, ka pieliktie spēki F  un mg  vienādi ir ceļi, pa kuriem pārvietojas spēku pielikšanas punkti, paceļot kravu, tie ir arī vienādi, kas nozīmē, ka darbs ir vienāds.

Paceliet kravu augstumā, izmantojot pārvietojamu vienību h, ir nepieciešams virves gals, uz kuru tiek pielikts spēks Fpāriet uz 2 h. Tāpēc A 1 = mgh  un \\ (~ A_2 \u003d F \\ cdot 2h \u003d \\ frac (mg) (2) 2h \u003d mgh \\).

Tādējādi, divreiz saņemot spēka pieaugumu, viņi divreiz zaudē kustību, tāpēc mobilais bloks nedod darba ieguvumu.

Gadsimtiem ilga prakse ir parādījusi, ka ne viens no vienkāršajiem mehānismiem nedod labumu darbā.

Pat senie zinātnieki formulēja noteikumu (“mehānikas zelta likumu”), ko piemēro visiem mehānismiem: cik reizes mēs uzvaram spēkos, tik reizes zaudējam no attāluma.

Apsverot vienkāršus mehānismus, mēs neņemam vērā berzi, kā arī pašu mehānismu svaru. Reālos apstākļos tas ir jāņem vērā. Tāpēc daļa darba tiek veikta ar spēku F  par mehānisma atsevišķu daļu kustību un pret berzi. Darbs pie preču celšanas A  p (noderīgs darbs) būs mazāks par pilnu darbu A  (darbs veikts ar spēku F).

Mehānisma efektivitāti raksturo darbības koeficients (mehānisma efektivitāte):

Izpildes koeficients - fiziskais lielums, kas vienāds ar lietderīgā darba attiecību A  p uz visu paveikto darbu A:

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

Literatūra

Aksenovičs L. A. Fizika vidusskolā: teorija. Uzdevumi. Pārbaudes: mācību grāmata. pabalsts iestādēm, kas sniedz vispārējus maksājumus. vides, izglītība / L. A. Aksenovičs, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Мn .: Adukatsyya i vykhavanne, 2004. - C. 75-76.

Vienkāršie mūsu apsvērtie mehānismi tiek izmantoti darba izpildē tajos gadījumos, kad ir nepieciešams līdzsvarot citu spēku ar viena spēka iedarbību.

Protams, rodas jautājums:  dodot spēku vai pāreju, vai nedod arī vienkārši ieguvumu mehānismi darbā? Atbildi uz šo jautājumu var iegūt no pieredzes.

Balansējot uz sviras divus spēkus F1 un F2, kas atšķiras no absolūtās vērtības (170. attēls), svira tiek kustināta. Izrādās, ka tajā pašā laikā mazāka spēka F2 pielietošanas punkts iet caur lielāku ceļu s2, un lielāka spēka F1 pielietošanas punkts mazāks veidss1. Mērot, šie ceļi un spēka moduļi atklāj, ka to ceļu garumi, kurus šķērso spēku pielikšanas punkti uz sviras, ir apgriezti proporcionāli spēkiem:

Tādējādi, darbojoties uz sviras garo roku, mēs uzvarējam izturībā, bet tajā pašā laikā pa ceļu zaudējam tikpat ilgu laiku.

Ceļa spēka produkts ir darbs. Mūsu eksperimenti parāda, ka darbs tika veikts abos sviras galos vienāds ar otru:

Tātad, ja izmantojat ieguvuma sviru, neiegūstiet.

Izmantojot sviru, mēs varam uzvarēt gan izturībā, gan distancē. Ja mēs pielietosim spēku uz garo plecu, tad mēs uzvarēsim spēkā, bet tik daudz zaudēsim tālumā. Darbojoties ar spēku uz sviras īso roku, mēs uzvarēsim distancē, bet tikpat reižu zaudēsim spēku.

Pastāv leģenda, ka Arhimēds, apbrīnojot aizņēmuma likuma atklāšanu, iesaucās: “Dodiet man atbalsta punktu, un es pacelšu Zemi!”

Protams, Arhimēds nevarēja tikt galā ar šādu uzdevumu, pat ja viņam būtu bijis dots atbalsta punkts un vajadzīgā garuma svira. Pacelšanai Zemei vajadzētu būt tikai 1 cm garai sviras plecam  Tas aprakstītu milzīga garuma loka. Sviras garā gala pārvietošanai pa šo ceļu būtu nepieciešami miljoniem gadu, piemēram, ar ātrumu 1 m / s.

Nedod ieguvumu darbā un sava veida sviru - fiksēts bloks, kas ir viegli  pārliecinieties no pieredzes. Ceļi, pa kuriem šķērso spēku P un F pielietojuma punkti, ir vienādi, spēki ir vienādi, un tāpēc darbs ir vienāds.

Ar pārvietojamas vienības palīdzību ir iespējams izmērīt un salīdzināt paveikto darbu savā starpā. Lai paceltu kravu līdz augstumam h, izmantojot pārvietojamu vienību, jums ir nepieciešams virves gals, pie kura ir piestiprināts dinamometrs,  kā rāda pieredze (171. att.), pārejiet uz 2h. Tādējādi, saņemot 2 reizes lielāku stiprumu, viņi 2 reizes zaudē tranzītā, un tāpēc mobilā ierīce nedod darba ieguvumu.

Gadsimtiem ilga prakse ir parādījusi, ka neviens no mehānismiem nedod ieguvumu darbā. Lai to izdarītu, tiek izmantoti dažādi mehānismi atkarībā no darba apstākļiem  uzvarēt pie varas vai ceļā.

Jau senie zinātnieki zināja noteikumu, kas attiecas uz visiem mehānismiem: cik reizes mēs uzvaram spēkos, tik reizes zaudējam no attāluma. Šo noteikumu sauca par mehānikas "zelta likumu".

Jautājumi.  1. Kādas ir attiecības starp spēkiem, kas iedarbojas uz sviru, un šo spēku pleciem? 2. Kāda ir saistība starp ceļiem, pa kuriem pārvietojas spēku pielikšanas punkti uz sviru, un šiem spēkiem? 3. Vai tas ir iespējams iegūt ar sviru  spēkā? Ko viņi tad zaudē? 4. Cik reizes viņi zaudē ceļā, izmantojot pārvietojamu vienību, lai paceltu preces? 5. Kāds ir mehānikas "zelta likums"?

Vingrinājumi.

1. Ar pārvietojamu bloku kravas tika paceltas līdz 1,5 m augstumam. Cik ilgi tika pagarināts virves brīvais gals?
2. Izmantojot pārvietojamu vienību, krava tika pacelta līdz 7 m augstumam. Kādu darbu strādnieks veica, paceļot kravu, ja viņš virves galā pieliek spēku  160 N Kādu darbu strādnieks veiks, ja viņš pacels šo kravu 7 m augstumā bez bloka? (Vienības svars un berzes spēks nav jāņem vērā.)
3. Kā piemērot bloku, lai uzvarētu distancē?
4. Kā fiksētos un pārvietojamos blokus var savienot savā starpā, lai iegūtu stiprību četrkārtīgi? 6 reizes?

Uzdevums.

Pierādiet, ka uz hidraulisko mašīnu attiecas darba vienlīdzības likums (mehānikas "zelta likums"). Neņem vērā berzi starp virzuļiem un trauku sienām.

Norāde Lai pierādītu, izmantojiet 132. attēlu. Kad mazs virzulis, spēka F1 ietekmē, nokrīt uz leju attālumā h1, tas to nolaiž izspiež noteiktu šķidruma daudzumu. Šķidruma tilpums zem lielā virzuļa palielinās par tādu pašu daudzumu, kas vienlaikus palielinās līdz augstumam h2.

§ 62. Darba vienlīdzība, izmantojot vienkāršus mehānismus. Mehānikas zelta likums - fizikas 7. klase (Peryshkin)

Īss apraksts:

Mēs jau esam pārbaudījuši dažus vienkāršus mehānismus. Daži pētīja ļoti sīki (svira, bloks), citi tikai pieminēja. Mums jau vajadzēja saprast, ka visi vienkāršie mehānismi atvieglo cilvēka dzīvi. Viņi vai nu dod spēku pieaugumu, vai arī ļauj mainīt spēka virzienu, tādējādi padarot cilvēku darbības ērtākas.
  Bet mēs zinām tādu fizisku daudzumu kā darbs. Dabiski rodas jautājums: kāds ir ieguvums darbā, ko iegūstam, izmantojot vienkāršus mehānismus? Atbilde attur: nē. Neviens vienkāršs darba iegūšanas mehānisms nedod.
  Sešdesmit otrajā daļā šo secinājumu izdara, veicot aprēķinus. Vispirms tas tiek veikts, lai piesaistītu līdzekļus. Tad izvade sniedzas uz fiksēto bloku, pēc tam uz kustamo.
  Tiek piemēroti vienkārši mehānismi. Lai iegūtu spēku vai attālumu. Nevar gūt laimestu nevienā no tām. Uzvarot vienā, otrā zaudē. Šis ir mehānikas "zelta likums". Cilvēkiem tas bija zināms pat senatnē. Tagad jūs viņu pazīstat.

Problēmu risināšana par tēmu: Darba vienlīdzība, izmantojot vienkāršus mehānismus. Mehānikas zelta likums

MĒRĶA MĒRĶI:Aktualizējiet zināšanas par tēmu "Vienkāršie mehānismi" un apgūstiet visu vienkāršo mehānismu šķirņu vispārējo stāvokli, ko sauc par mehānikas "zelta likumu".

Pierādiet, ka darbā izmantotie vienkāršie mehānismi dod spēku, un, no otras puses, spēka ietekmē ļauj mainīt ķermeņa kustības virzienu;

Izkopt intelektuālo kultūru, radot studentiem izpratni par vienkāršu mehānismu pamatnoteikumiem; - veidot spēju vispārināt zināmos datus, pamatojoties uz galveno izcelšanu;

Veidojiet radošās meklēšanas elementus, pamatojoties uz vispārinājuma uztveri.

Nodarbība

1.Organizācijas brīdis

2.Mājasdarbu pārbaude

Priekšējā aptauja:

1. Kādas ierīces sauc par vienkāršiem mehānismiem, kam tās paredzētas?

2. Kā jūs zināt vienkāršāko mehānismu piemērus?

3. Kas ir svira? Kam viņš kalpo?

4. Kāds ir spēka plecs? Spēka brīdis?

5.Formulēt sviras līdzsvara stāvokli?

6. Noformulējiet "mehānikas zelta likumu"

7. Kāpēc durvju rokturis nav piestiprināts pie durvju vidus, bet gan pie tās malas.

8. Vai ar sviras palīdzību, kurai ir atbalsta punkts, ir iespējams apgāzt Zemi? Attaisnojiet atbildi.

3 problēmu risināšana

Izaicinājums:   Mazākās rokas garums ir 5 cm, lielākās - 30 cm. Uz mazāko roku iedarbojas 12H spēks. Kāds spēks jāpieliek lielākam plecam, lai līdzsvarotu sviru? Vai atrodat lielāku ieguvumu?

Dots: C: Risinājums:

l 1 \u003d 5 cm 0,05 m 1) Mēs uzrakstam sviras līdzsvara nosacījumu:

l 2 \u003d 30 c m 0,3 m

F 1 \u003d 12 N izteikt no tā F 2:

F 2 \u003d?

F 1 / F 2 \u003d? 2) Atrodiet spēka pieaugumu, t.i.

.

Atbilde ir:   F2 \u003d 2H, F1 / F2 \u003d 6H.

Atrisiniet problēmu atbilstoši modelim:300 N spēks iedarbojas uz mazāku sviras roku, bet 20 N - uz lielāku. Mazāka pleca garums ir 5 cm. Nosakiet lielāka pleca garumu. Izveidojiet zīmējumu.

Pārbaudi sevi (atbilde: 0.75m)

Atrisiniet problēmu atbilstoši modelim:  Sviras galos ir spēki 25N un 150N. Attālums no atbalsta līnijas līdz lielākam spēkam ir 3 cm.Nosaka sviras garumu, ja šo spēku ietekmē tas ir līdzsvarā?

Pārbaudi sevi (atbilde: 0,21 m)

Izaicinājums:   Izmantojot sviru, tika pacelta 200 kg krava. Cik lielā mērā tika pacelta krava, ja spēks, kas iedarbojas uz sviras garo roku, bija 400 J.

Izgatavosim paskaidrojošu zīmējumu:

l 2

Dots: C: Risinājums:

m 1 \u003d 200 kg 1) Matemātiski uzrakstiet mehānikas “zelta likumu”: A 1 \u003d A 2

A 2 \u003d 400 J 2) Pēc definīcijas darbs  Vai spēka reizinājums, kas darbojas gar kustību

h \u003d? ķermenis, uz ceļa, pa kuru ķermenis iet caur šo spēku. Tad:

A 1 \u003d F 1 · h 1

Izteikt no šīs formulas h 1:

3) Lai atrastu F 1, mēs izmantojam formulu kravas smaguma noteikšanai:

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

4) Ņemot vērā, ka A 1 \u003d A 2, mēs aprēķinām h 1:

Atbilde ir:   h 1 \u003d 0,2 N.

Atrisiniet problēmu atbilstoši modelim:  Izmantojot sviru, tika paceltas nedaudz durvis, kas svēra 0,84 kN, iedarbojoties uz garo roku ar 30N spēku. Tajā pašā laikā tika veikts 26J mehāniskais darbs. Cik lielā augstumā durvis tika paceltas, un cik liels ir attālums, par kuru ir pārvietots sviras garās rokas gals?

Pārbaudi sevi (atbilde: 3,1 cm augsts; 8,7 cm augsts) (mājās)

Mājas darbs Izdomā problēmu par pētāmo tēmu un atrisini to. Pov tvaiks 47

Darba vienlīdzība, izmantojot vienkāršus mehānismus. Mehānikas zelta likums.

• Fizikas skolotāja Puchkova S.A.
• MBOU Sukhovskaya vidusskola

•   Ierīces, kas kalpo jaudas pārveidošanai, sauc par mehānismiem.

•   svira (bloks, vārti),
• slīpa plakne (ķīlis, skrūve).

• Pieteikums

•   Kredītpleca noteikums ir dažādu ikdienas darbībā un tehnoloģijās izmantojamo rīku darbības pamats, kur nepieciešams iegūt spēku vai ceļu.

• Fiksēts bloks ir bloks, kura ass ir fiksēta un, paceļot kravas, nepaceļas un nekrīt.

• Kustīgs bloks ir bloks, kura ass paceļas un nokrīt līdz ar slodzi. Tas dod spēka palielinājumu 2 reizes.

• Praksē tiek izmantota kustamā bloka un fiksētā bloka kombinācija. Fiksētā vienība tiek izmantota ērtības labad. Tas nedod spēka pieaugumu, bet maina spēka virzienu.

• Būvniecība

• Medicīna

• Skrūve

•   Senatnē tika izmantoti vienkārši mehānismi.

• Izmantojiet

• vārti

•   Lai piegādātu ūdeni no upes vai kanāla zemākā līmeņa, piemēram, uz augšējo, piemēram, uz citu kanālu, caur kuru tas tek tālāk “pats par sevi”, tika izgudrota vienkārša, bet ļoti efektīva tehniskā ierīce - shaduf. Tas izskatās pēc celtņa - gara svira ar pretsvaru.

•   Grieķi ar celtniecības tehnikas palīdzību centās samazināt roku darbu. VI gadsimtā pirms mūsu ēras viņi izgudroja divus celtņus: mazu un smagāku kravu celšanai. No attēliem, kurus arheologi atraduši vienas senās pilsētas drupās, bija iespējams noteikt, kā viņš rīkojies. Milzīgā celtņa riteni pagrieza pieci cilvēki, vienlaikus divi vadīja kravu no apakšas un divi no augšas.

•   Vienkāršus mehānismus galvenokārt izmanto, lai iegūtu stiprību, t.i. vairākas reizes palieliniet spēku, kas iedarbojas uz ķermeni.

• jautājums

• Mēs darīsim

•   Ceļi, kurus šķērso spēku pielikšanas punkti uz sviras, ir apgriezti proporcionāli spēkiem.

• h1 / h2 \u003d F2 / F1

•   Iedarbojoties uz sviras garo roku, mēs uzvarējam spēkos, bet tajā pašā laikā zaudējam tādā pašā veidā.

•   Izmantojot sviru
•   mēs varam uzvarēt nu derīgs,
• nu tālumā.

•   Arhimēda leģenda vēsta, ka, apbrīnojot piesaistīto līdzekļu atklāšanu, viņš iesaucās: “Dodiet man atbalsta punktu un es pagriezīšu zemi”

• V \u003d 30 000 km / s
• t \u003d 10 miljoni gadu

• Mobilais bloks nedod darba ieguvumu

• Cik reizes uzvarēt pie varastik daudzas reizes zaudēt distancē

• Mehānikas "zelta likums" attiecas uz visiem mehānismiem.

• Mehānismu veidi

• 1. Izmantojot pārvietojamu bloku, krava tika pacelta līdz 1,5 m augstumam. Cik ilgi virves brīvais gals tika pagarināts?
• 1,5 m 0,75 m 3 m
• 2. Izmantojot pārvietojamu bloku, krava tika pacelta līdz 7 m augstumam. Kādu darbu strādājošais veica, paceļot kravu, ja virves galam pielika 160 N? Kādu darbu viņš veiks, ja pacels šo kravu līdz 5 m augstumam?

• Pareizi!

• Kļūda !!!