Kami melihat bahawa dengan bantuan mekanisme mudah adalah mungkin untuk memperoleh keuntungan dalam kekuatan. Adakah mekanisme mudah memberi faedah dalam kerja?

Mari kita hitung kerja yang dilakukan dengan daya F apabila mengangkat beban menggunakan satah condong (lihat Rajah 1):

\(~A_F = Fl.\)

Mari kita gantikan nilai daya yang ditemui \(~F = mg \frac hl\) dan dapatkan

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

Jadi kerja A F adalah sama dengan kerja yang perlu dilakukan untuk menaikkan beban secara seragam ke ketinggian h tanpa menggunakan satah condong.

Leverage juga tidak memberikan keuntungan dalam kerja. Sesungguhnya, jika tuil seimbang (Rajah 6) digerakkan, maka titik-titik penggunaan daya F 1 dan F 2 akan membuat pergerakan yang berbeza Δ pada masa yang sama r 1 dan Δ r 2. Dalam kes ini (kami menganggap sudut α pusingkan sedikit tuil) Δ r 1 = l 1 α , Δ r 2 = l 2 α Oleh itu, kuasa-kuasa ini akan melakukan kerja A 1 = F 1Δ r 1 = F 1 l 1 α Dan A 2 = F 2Δ r 2 = F 2 l 2 α . Kerana F 1 l 1 = F 2 l 2, kemudian A 1 = A 2 .

Apabila menggunakan blok pegun, kita melihat bahawa daya yang dikenakan F Dan mg adalah sama dan laluan yang dilalui oleh titik penggunaan daya semasa mengangkat beban juga adalah sama, yang bermaksud kerja adalah sama.

Untuk menggunakan blok bergerak untuk mengangkat beban ke ketinggian h, anda memerlukan hujung tali yang dikenakan daya F, beralih ke 2 h. Oleh itu, A 1 = mgh dan \(~A_2 = F \cdot 2h = \frac(mg)(2) 2h = mgh\) .

Oleh itu, semasa menerima keuntungan dalam kekuatan dua kali, mereka kehilangan dua kali dalam pergerakan, oleh itu, blok alih tidak memberikan keuntungan dalam kerja.

Amalan berabad-abad telah menunjukkan bahawa tiada satu pun daripada mekanisme mudah memberikan keuntungan dalam kerja.

Malah saintis purba merumuskan peraturan ("peraturan emas mekanik") yang digunakan untuk semua mekanisme: bilangan kali kita menang dalam kekuatan, berapa kali kita kalah dalam jarak.

Apabila mempertimbangkan mekanisme mudah, kami tidak mengambil kira geseran, serta berat mekanisme itu sendiri. Dalam keadaan sebenar ini mesti diambil kira. Oleh itu, sebahagian daripada kerja dilakukan secara paksa F untuk bergerak bahagian individu mekanisme dan melawan daya geseran. Kerja mengangkat A p (kerja berguna) akan kurang daripada jumlah kerja A(kerja yang dilakukan secara paksa F).

Kecekapan mekanisme dicirikan oleh pekali prestasi (kecekapan mekanisme):

Kecekapan - kuantiti fizikal, sama dengan nisbah kerja yang berguna A p kepada semua kerja yang dibelanjakan A:

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

kesusasteraan

Aksenovich L. A. Fizik dalam sekolah Menengah: Teori. Tugasan. Ujian: Buku teks. elaun untuk institusi yang menyediakan pendidikan am. persekitaran, pendidikan / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - P. 75-76.

Mekanisme mudah yang telah kami pertimbangkan digunakan untuk melaksanakan kerja dalam kes di mana perlu untuk mengimbangi daya lain melalui tindakan satu daya.

Persoalannya secara semula jadi timbul: memberikan keuntungan dalam kekuatan atau di jalan raya, bukankah mekanisme mudah juga memberi keuntungan dalam kerja? Jawapan kepada soalan ini boleh diperolehi daripada pengalaman.

Setelah mengimbangi pada tuil dua daya F1 dan F2 yang berbeza magnitud (Rajah 170), mereka menetapkan tuil dalam gerakan. Ternyata pada masa yang sama titik penggunaan daya yang lebih kecil F2 bergerak ke laluan yang lebih panjang s2, dan titik penggunaan daya yang lebih besar F1 - kurang caras1. Setelah diukur, laluan dan modul daya ini mendapati bahawa panjang laluan yang dilalui oleh titik penggunaan daya pada tuil adalah berkadar songsang dengan daya:

Oleh itu, bertindak pada lengan panjang tuil, kita mendapat kekuatan, tetapi pada masa yang sama kita kehilangan jumlah kali yang sama dalam panjang laluan.

Hasil daripada daya dan laluan ialah kerja. Eksperimen kami menunjukkan bahawa kerja yang dilakukan pada kedua-dua hujung tuil sama antara satu sama lain:

Jadi, apabila menggunakan leverage, tidak ada keuntungan dalam kerja.

Dengan menggunakan leverage, kita boleh memperoleh sama ada kuasa atau jarak. Jika kita menggunakan kekuatan pada lengan panjang, kita akan mendapat kekuatan, tetapi hanya sebanyak kita akan kalah pada jarak jauh. Dengan bertindak dengan kekerasan pada lengan pendek tuil, kita akan mendapat dalam jarak, tetapi kita akan kalah dengan jumlah kekuatan yang sama.

Terdapat legenda bahawa Archimedes, gembira dengan penemuan peraturan leverage, berseru: "Beri saya titik tumpu dan saya akan mengangkat Bumi!"

Sudah tentu, Archimedes tidak dapat mengatasi tugas sedemikian walaupun dia telah diberikan titik tumpu dan tuas dengan panjang yang diperlukan. Untuk mengangkat Tanah hanya 1 cm panjang, lengan tuil sepatutnya akan menggambarkan lengkok yang sangat panjang. Ia akan mengambil masa berjuta-juta tahun untuk menggerakkan hujung panjang tuil di sepanjang laluan ini, contohnya pada kelajuan 1 m/s.

Jenis tuil tidak memberi apa-apa keuntungan dalam kerja - blok tetap, yang mudah yakin dengan pengalaman. cara, mata boleh dilalui aplikasi daya P dan F adalah sama, daya adalah sama, dan oleh itu kerja adalah sama.

Anda boleh mengukur dan membandingkan kerja yang dilakukan dengan bantuan blok bergerak. Untuk mengangkat beban ke ketinggian h menggunakan bongkah alih, anda memerlukan hujung tali yang dipasangkan dinamometer, seperti yang ditunjukkan oleh pengalaman (Gamb. 171), beralih ke 2j. Oleh itu, semasa mendapat keuntungan 2 kali ganda dalam kekuatan, mereka kehilangan 2 kali ganda dalam perjalanan; oleh itu, blok alih tidak memberikan keuntungan dalam kerja.

Amalan berabad-abad lamanya telah menunjukkan bahawa tiada satu pun mekanisme yang memberi keuntungan dalam kerja. Pelbagai mekanisme digunakan untuk bergantung kepada keadaan kerja menang dalam kekuatan atau dalam cara.

Para saintis purba sudah mengetahui peraturan yang terpakai untuk semua mekanisme: berapa kali kita menang dalam kekuatan, berapa kali kita kalah dalam jarak. Peraturan ini telah dipanggil "peraturan emas" mekanik.

Soalan. 1. Apakah hubungan antara daya yang bertindak pada tuil dan lengan daya ini? 2. Apakah hubungan yang wujud antara laluan yang dilalui oleh titik-titik penggunaan daya pada tuil dan daya ini? 3. Adakah boleh gunakan tuil untuk menang berkuat kuasa? Apa yang mereka rugi? 4. Berapa kali mereka kalah dalam perjalanan menggunakan blok alih untuk mengangkat beban? 5. Apakah "peraturan emas" mekanik?

Senaman.

1. Dengan menggunakan bongkah alih, beban dinaikkan kepada ketinggian 1.5 m Berapa lamakah hujung tali bebas itu dipanjangkan?
2. Menggunakan bongkah alih, satu beban dinaikkan kepada ketinggian 7 m Apakah kerja yang dilakukan oleh pekerja semasa mengangkat beban, jika dia dikenakan daya pada hujung tali 160 N? Berapakah kerja yang akan dilakukan oleh seorang pekerja jika dia mengangkat beban ini ke ketinggian 7 m tanpa bongkah? (Jangan ambil kira berat bongkah dan daya geseran.)
3. Bagaimana untuk menggunakan blok untuk mendapatkan jarak?
4. Bagaimanakah anda boleh menyambungkan blok tetap dan boleh alih antara satu sama lain untuk mendapatkan keuntungan 4 kali ganda dalam kekuatan? 6 kali?

Senaman.

Buktikan bahawa undang-undang kesamaan kerja ("peraturan emas" mekanik) digunakan untuk mesin hidraulik. Abaikan geseran antara omboh dan dinding kapal.

Catatan. Gunakan Rajah 132 sebagai bukti Apabila omboh kecil, di bawah pengaruh daya F1, bergerak ke bawah pada jarak h1, ia menyesarkan isipadu cecair tertentu. Isipadu cecair di bawah omboh besar bertambah dengan jumlah yang sama, yang meningkat kepada ketinggian h2.

§ 62. Kesamaan kerja apabila menggunakan mekanisme mudah. " Peraturan Emas» mekanik – Fizik gred 7 (Peryshkin)

Penerangan Ringkas:

Kami telah melihat beberapa mekanisme mudah. Ada yang mengkajinya dengan terperinci (tuil, blok), yang lain hanya menyebutnya. Kita mesti sudah menyedari bahawa semua mekanisme mudah menjadikan kehidupan seseorang lebih mudah. Mereka sama ada memberikan keuntungan dalam kekuatan atau membenarkan anda mengubah arah daya, dengan itu menjadikan tindakan seseorang lebih mudah.
Tetapi kita tahu kuantiti fizikal seperti kerja. Persoalannya secara semula jadi timbul: apakah jenis keuntungan dalam kerja yang kita dapat menggunakan mekanisme mudah? Jawapannya mengecewakan: tidak ada. Tiada mekanisme mudah yang boleh memberi anda kemenangan di tempat kerja.
Dalam perenggan enam puluh dua kesimpulan ini dicapai melalui pengiraan. Ini dilakukan terlebih dahulu untuk leverage. Kemudian output memanjang ke blok pegun, kemudian ke blok alih.
Mekanisme mudah digunakan. Untuk mendapatkan keuntungan dalam kekuatan atau jarak. Anda tidak boleh menang dalam kedua-duanya. Apabila anda menang dalam satu, anda kalah dalam yang lain. Ini adalah "peraturan emas" mekanik. Ia diketahui oleh orang ramai walaupun pada zaman dahulu. Sekarang anda akan tahu juga.

Menyelesaikan masalah pada topik: Kesamaan kerja apabila menggunakan mekanisme mudah. "Peraturan Emas Mekanik"

OBJEKTIF PELAJARAN: Kemas kini pengetahuan anda tentang topik "Mekanisme mudah" dan pelajari kedudukan umum untuk semua jenis mekanisme mudah, yang dipanggil "peraturan emas" mekanik.

Buktikan bahawa mekanisme mudah yang digunakan dalam kerja memberikan keuntungan dalam kekuatan, dan sebaliknya, membolehkan anda mengubah arah pergerakan badan di bawah pengaruh daya;

Untuk memupuk budaya intelektual dalam memimpin pelajar memahami peraturan asas mekanisme mudah - untuk membangunkan keupayaan untuk menyamaratakan data yang diketahui berdasarkan menonjolkan perkara utama;

Membentuk elemen pencarian kreatif berdasarkan teknik generalisasi.

Semasa kelas

1. Detik organisasi

2. Menyemak kerja rumah

Tinjauan hadapan:

1. Apakah peranti yang dipanggil mekanisme mudah, apakah yang mereka berkhidmat?

2. Apakah mekanisme mudah yang anda tahu?

3.Apakah tuil? Untuk apa ia digunakan?

4.Apakah yang dipanggil bahu kekuatan? Sekejap kuasa?

5. Rumuskan keadaan keseimbangan untuk tuil?

6. Merumuskan "peraturan emas mekanik"

7. Mengapa pemegang pintu Mereka tidak dilekatkan pada bahagian tengah pintu, tetapi di tepinya.

8. Adakah mungkin untuk membalikkan Bumi dengan bantuan tuil, mempunyai titik tumpu? Wajarkan jawapan anda.

3. Penyelesaian masalah

Tugasan: Panjang lengan tuas yang lebih kecil ialah 5 cm, yang lebih besar ialah 30 cm Daya 12N bertindak pada lengan yang lebih kecil. Berapakah daya yang mesti dikenakan pada lengan yang lebih besar untuk mengimbangi tuil? Cari keuntungan dalam kekuatan?

Diberi: Si: Penyelesaian:

l 1 = 5 cm 0.05 m 1) Mari kita tuliskan keadaan keseimbangan tuas:

l 2 = 30 c m 0.3 m

F 1 = 12 N Mari kita ungkapkan F 2 daripadanya:

F 2 = ?

F 1 / F 2 = ? 2) Mari kita mencari keuntungan dalam kekuatan, i.e.

.

Jawapan: F 2 = 2H, F 1 /F 2 = 6H.

Selesaikan masalah menggunakan contoh: Lengan tuas yang lebih kecil tertakluk kepada daya 300N, dan lengan yang lebih besar digerakkan oleh daya 20N. Panjang lengan yang lebih kecil ialah 5 cm Tentukan panjang lengan yang lebih besar. Buat lukisan.

Uji diri anda (Jawapan: 0.75m)

Selesaikan masalah menggunakan contoh: Daya 25N dan 150N bertindak pada hujung tuil. Jarak dari titik tumpu ke daya yang lebih besar ialah 3 cm Tentukan panjang tuas jika di bawah pengaruh daya-daya ini ia berada dalam keseimbangan?

Uji diri sendiri (Jawapan: 0.21m)

Tugasan: Dengan menggunakan tuil, satu beban seberat 200 kg diangkat. Pada ketinggian berapakah beban dinaikkan jika daya yang bertindak pada lengan panjang tuil melakukan 400 J kerja?

Mari buat lukisan penerangan:

l 2

Diberi: Si: Penyelesaian:

m 1 = 200kg 1) Mari tuliskan “peraturan emas” mekanik secara matematik: A 1 = A 2

A 2 = 400 J 2) Mengikut takrifan, Kerja– hasil daya yang bertindak sepanjang pergerakan

h = ? badan, laluan yang dilalui oleh badan di bawah pengaruh daya ini. Kemudian:

A 1 = F 1 h 1

Mari kita nyatakan h 1 daripada formula ini:

3) Untuk mencari F 1, kita menggunakan formula untuk mencari daya graviti suatu beban:

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

4) Memandangkan A 1 = A 2, hitung h 1:

Jawapan: h 1 = 0.2 N.

Selesaikan masalah menggunakan contoh: Dengan menggunakan tuil, sebuah pintu seberat 0.84 kN diangkat sedikit, bertindak pada lengan panjang itu dengan daya 30 N. Pada masa yang sama, ia komited kerja mekanikal 26J. Berapa tinggi pintu itu dinaikkan, dan berapa jauhkah hujung lengan tuas panjang itu bergerak?

Uji diri sendiri (Jawapan: hingga ketinggian 3.1 cm; 8.7 cm) (di rumah)

Kerja rumah Kemukakan masalah mengenai topik yang anda pelajari dan selesaikan. POV par 47

Kesaksamaan kerja apabila menggunakan mekanisme mudah. "Peraturan emas" mekanik.

• Guru fizik Puchkova S.A.
• Sekolah Menengah MBOU Sukhovskaya

• Peranti yang digunakan untuk menukar daya dipanggil mekanisme.

• tuil (blok, pintu gerbang),
• satah condong (baji, skru).

• Permohonan

• Peraturan leverage mendasari tindakan pelbagai jenis alat yang digunakan dalam kehidupan seharian dan teknologi di mana keuntungan dalam kekuatan atau laluan diperlukan.

• Bongkah tetap ialah bongkah yang paksinya tetap dan tidak naik atau turun apabila mengangkat beban.

• Bongkah bergerak ialah bongkah yang paksinya naik dan turun bersama-sama dengan beban. Ia memberikan keuntungan 2x ganda dalam kekuatan.

• Dalam amalan, gabungan blok bergerak dan satu tetap digunakan. Blok tetap digunakan untuk kemudahan. Ia tidak memberikan keuntungan dalam kuasa, tetapi ia mengubah arah daya.

• Pembinaan

• Ubat

• skru

• Mekanisme mudah digunakan pada zaman dahulu.

• Penggunaan

• pintu pagar

• Untuk membekalkan air dari aras bawah sungai atau terusan ke aras atas, contohnya ke terusan lain, yang melaluinya ia akan mengalir lebih jauh "dengan sendirinya," yang mudah tetapi sangat berkesan peranti teknikal– shaduf. Ia kelihatan seperti kren - tuil panjang dengan pengimbang.

• Orang Yunani cuba mengurangkan jumlah buruh manual dengan bantuan peralatan pembinaan. Pada abad ke-6 SM mereka mencipta dua kren: untuk mengangkat kecil dan lebih besar beban berat. Daripada imej yang ditemui oleh ahli arkeologi di antara runtuhan salah satu bandar purba, adalah mungkin untuk menentukan bagaimana dia bertindak. Roda kren besar itu diputar oleh lima orang, manakala dua mengendalikan beban dari bawah dan dua dari atas.

• Mekanisme mudah digunakan terutamanya untuk mendapatkan keuntungan dalam kekuatan, i.e. meningkatkan daya yang bertindak ke atas badan beberapa kali.

• soalan

• Mari lakukannya

• Laluan yang dilalui oleh titik penggunaan daya pada tuil adalah berkadar songsang dengan daya.

• h1 / h2 = F2 / F1

• Dengan bertindak pada lengan panjang tuil, kita mendapat kekuatan, tetapi pada masa yang sama kita kalah dengan jumlah yang sama di sepanjang jalan.

• Menggunakan tuil
• kita boleh menang sama ada berkuat kuasa,
• atau pada jarak yang jauh.

• Legenda Archimedes mengatakan bahawa, gembira dengan penemuan peraturan leverage, dia berseru: "Beri saya titik tumpu dan saya akan menggerakkan Bumi."

• V = 30,000 km/s
• t = 10 juta tahun

• Blok bergerak tidak memberikan apa-apa faedah dalam kerja

• berapa kali kita menang dalam kekuatan, banyak kali kalah pada jarak jauh

• "Peraturan emas" mekanik terpakai kepada semua mekanisme.

• Jenis-jenis mekanisme

• 1. Dengan menggunakan bongkah alih, beban dinaikkan kepada ketinggian 1.5 m Berapa lama hujung tali bebas itu dipanjangkan?
• 1.5 m 0.75 m 3 m
• 2. Dengan menggunakan bongkah alih, beban dinaikkan kepada ketinggian 7 m Berapakah kerja yang dilakukan oleh pekerja semasa mengangkat beban jika dia mengenakan daya 160 N pada hujung tali? Berapa banyak kerja yang akan dia lakukan jika dia mengangkat beban ini ke ketinggian 5 m?

• Betul!

• Ralat!!!