Vidimo, da je s pomočjo enostavnih mehanizmov mogoče pridobiti moč. Ali preprosti mehanizmi zagotavljajo koristi pri delu?

Izračunajmo delo, opravljeno s silo F pri dvigovanju tovora z uporabo nagnjene ravnine (glej sliko 1):

\(~A_F = Fl.\)

Zamenjajmo najdene vrednosti sile \(~F = mg \frac hl\) in dobimo

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

Torej delo A F je enako delu, ki ga je treba opraviti, da se breme enakomerno dvigne na višino h brez uporabe nagnjene ravnine.

Vzvod prav tako ne zagotavlja dobičkov pri delu. Dejansko, če se uravnotežena ročica (slika 6) premakne, potem so točke uporabe sil F 1 in F 2 bo istočasno naredil različne premike Δ r 1 in Δ r 2. V tem primeru (upoštevamo kot α rahlo obrnite ročico) Δ r 1 = l 1 α , Δ r 2 = l 2 α Zato bodo te sile opravljale delo A 1 = F 1Δ r 1 = F 1 l 1 α in A 2 = F 2Δ r 2 = F 2 l 2 α . Ker F 1 l 1 = F 2 l 2, torej A 1 = A 2 .

Pri uporabi mirujočega bloka vidimo, da uporabljene sile F in mg sta enaki in poti, ki jih prečkajo točke delovanja sil pri dvigovanju bremena, so enake, kar pomeni, da je delo enako.

Uporaba gibljivega bloka za dvig bremena na višino h, potrebujete konec vrvi, na katerega deluje sila F, premakni se na 2 h. torej A 1 = mgh in \(~A_2 = F \cdot 2h = \frac(mg)(2) 2h = mgh\) .

Tako dvakrat pridobijo moč, dvakrat izgubijo pri gibanju, zato premični blok ne zagotovi povečanja dela.

Večstoletna praksa je pokazala, da noben od preprostih mehanizmov ne prinaša dobička pri delu.

Že stari znanstveniki so oblikovali pravilo (»zlato pravilo mehanike«), ki velja za vse mehanizme: kolikokrat zmagamo na moči, tolikokrat izgubimo na razdalji.

Pri obravnavi preprostih mehanizmov ne upoštevamo trenja, pa tudi teže samih mehanizmov. V realnih razmerah je to treba upoštevati. Zato je del dela opravljen na silo F premakniti se posamezne dele mehanizem in proti sili trenja. Dvižna dela A p (koristno delo) bo manjše od skupnega dela A(delo opravljeno na silo F).

Učinkovitost mehanizma je označena s koeficientom učinkovitosti (učinkovitost mehanizma):

Učinkovitost - fizikalna količina, enako razmerju koristno delo A p za vse porabljeno delo A:

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

Literatura

Aksenovich L. A. Fizika v Srednja šola: Teorija. Naloge. Testi: Učbenik. dodatek za ustanove, ki izvajajo splošno izobraževanje. okolje, izobraževanje / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - Str. 75-76.

Preprosti mehanizmi, ki smo jih obravnavali, se uporabljajo za opravljanje dela v primerih, ko je potrebno uravnotežiti drugo silo z delovanjem ene sile.

Seveda se postavlja vprašanje: daje dobiček na moči ali na cesti, ali preprosti mehanizmi ne dajejo tudi dobička na delu? Odgovor na to vprašanje je mogoče dobiti iz izkušenj.

Ko so na ročici uravnotežili dve sili F1 in F2 različnih velikosti (slika 170), so ročico spravili v gibanje. Izkazalo se je, da istočasno točka uporabe manjše sile F2 prepotuje daljšo pot s2, točka uporabe večje sile F1 - manj načins1. Po merjenju, te poti in moduli sil ugotovijo, da so dolžine poti, ki jih prečkajo točke delovanja sil na vzvod, obratno sorazmerne s silami:

Tako z delovanjem na dolgi krak vzvoda pridobimo na moči, hkrati pa izgubimo enako krat na dolžini poti.

Produkt sile in poti je delo. Naši poskusi kažejo, da je delo opravljeno na obeh koncih vzvoda med seboj enaki:

Torej pri uporabi finančnega vzvoda ni dobička pri delu.

Z uporabo finančnega vzvoda lahko pridobimo moč ali razdaljo. Če silo uporabimo na dolgi roki, bomo pridobili na moči, vendar le toliko izgubili bomo na daljavo. Z delovanjem s silo na kratki krak vzvoda bomo pridobili na razdalji, a za toliko izgubili na moči.

Obstaja legenda, da je Arhimed, navdušen nad odkritjem pravila vzvoda, vzkliknil: "Daj mi oporno točko in dvignil bom Zemljo!"

Seveda Arhimed ne bi bil kos takšni nalogi, tudi če bi dobil oporno točko in vzvod zahtevane dolžine. Za dvigovanje Podlaga je dolga le 1 cm, vzvodna roka bi morala bi opisali lok ogromne dolžine. Za premikanje dolgega konca vzvoda po tej poti bi potrebovali milijone let, na primer s hitrostjo 1 m/s.

Vrsta vzvoda ne daje nobenega dobička pri delu - fiksni blok, kar je enostavno prepričajte se z izkušnjami. načini, prehodne točke uporabi sil P in F sta enaki, sili sta enaki, zato je delo enako.

Opravljeno delo lahko merite in primerjate s pomočjo gibljivega bloka. Za dvig bremena na višino h s pomočjo premičnega bloka, potrebujete konec vrvi, na katero je pritrjen dinamometer, kot kažejo izkušnje (slika 171), prestavite na 2h. Tako, medtem ko pridobijo 2-kratno moč, na poti izgubijo 2-kratno, zato premični blok ne zagotavlja povečanja dela.

Večstoletna praksa je pokazala, da nobeden od mehanizmov ne prinaša dobička pri delu. Uporabljajo se različni mehanizmi odvisno od delovnih pogojev zmagati v moči ali v poti.

Že stari znanstveniki so poznali pravilo, ki velja za vse mehanizme: kolikokrat zmagamo na moči, tolikokrat izgubimo na razdalji. To pravilo se imenuje "zlato pravilo" mehanike.

Vprašanja. 1. Kakšno je razmerje med silami, ki delujejo na vzvod, in kraki teh sil? 2. Kakšno razmerje obstaja med potmi, ki jih prehodijo točke delovanja sil na vzvod, in temi silami? 3. Ali je možno uporabite ročico za zmago v veljavi? Kaj potem izgubljajo? 4. Kolikokrat izgubijo na poti z uporabo premičnega bloka za dvigovanje bremen? 5. Kaj je »zlato pravilo« mehanike?

vaje.

1. S pomočjo gibljivega bloka smo breme dvignili na višino 1,5 m. Za koliko dolžine je bil iztegnjen prosti konec vrvi?
2. S pomočjo premičnega bloka so breme dvignili na višino 7 m Kakšno delo je opravil delavec pri dvigovanju bremena, če ga uporabil silo na koncu vrvi 160 N? Kolikšno delo bo opravil delavec, če bo brez bloka dvignil to breme na višino 7 m? (Ne upoštevajte teže bloka in sile trenja.)
3. Kako uporabiti blok za pridobivanje razdalje?
4. Kako lahko povežete fiksne in premične bloke med seboj, da dosežete 4-kratno povečanje moči? 6-krat?

telovadba.

Dokažite, da zakon enakosti dela (»zlato pravilo« mehanike) velja za hidravlični stroj. Zanemarjamo trenje med bati in stenami posod.

Opomba. Za dokaz uporabite sliko 132 Ko se majhen bat pod vplivom sile F1 premakne navzdol za razdaljo h1 izpodriva določeno količino tekočine. Za prav toliko se poveča prostornina tekočine pod velikim batom, ki se dvigne do višine h2.

§ 62. Enakopravnost dela pri uporabi preprostih mehanizmov. " Zlato pravilo» mehanika – Fizika 7. razred (Periškin)

Kratek opis:

Ogledali smo si že nekaj preprostih mehanizmov. Nekateri so ga preučili zelo podrobno (vzvod, blok), drugi so ga samo omenili. Verjetno smo že spoznali, da vsi preprosti mehanizmi olajšajo človekovo življenje. Zagotavljajo povečanje moči ali vam omogočajo, da spremenite smer sile, s čimer postanejo dejanja osebe bolj priročna.
Poznamo pa takšno fizikalno količino kot delo. Seveda se postavlja vprašanje, kakšen dobiček pri delu dobimo s preprostimi mehanizmi? Odgovor je odvračajoč: nobenega. Noben preprost mehanizem vam ne more prinesti zmage pri delu.
V dvainšestdesetem odstavku je ta ugotovitev dosežena z izračuni. To se naredi najprej zaradi finančnega vzvoda. Nato se izhod razširi na stacionarni blok, nato na premični.
Uporabljajo se preprosti mehanizmi. Za pridobitev moči ali razdalje. Ne moreš zmagati v obeh. Ko v enem zmagaš, v drugem izgubiš. To je "zlato pravilo" mehanike. Ljudje so ga poznali že v starih časih. Zdaj boste vedeli tudi vi.

Reševanje nalog na temo: Enakopravnost dela pri uporabi enostavnih mehanizmov. "Zlato pravilo mehanike"

CILJI LEKCIJE: Posodobite svoje znanje na temo "Enostavni mehanizmi" in se učite splošni položaj za vse vrste enostavnih mehanizmov, kar se imenuje "zlato pravilo" mehanike.

Dokažite, da preprosti mehanizmi, ki se uporabljajo pri delu, zagotavljajo povečanje moči, po drugi strani pa vam omogočajo spreminjanje smeri gibanja telesa pod vplivom sile;

Gojiti intelektualno kulturo pri vodenju študentov do razumevanja osnovnih pravil preprostih mehanizmov - razviti sposobnost posploševanja znanih podatkov na podlagi poudarjanja glavne stvari;

Oblikujte elemente ustvarjalnega iskanja, ki temeljijo na tehniki posploševanja.

Med poukom

1.Organizacijski trenutek

2.Preverjanje domače naloge

Frontalna anketa:

1.Katerim napravam pravimo preprosti mehanizmi, čemu služijo?

2. Katere preproste mehanizme poznate?

3.Kaj je vzvod? Za kaj se uporablja?

4. Kaj se imenuje rama moči? Trenutek moči?

5. Formulirajte pogoj ravnotežja za vzvod?

6. Oblikujte "zlato pravilo mehanike"

7. Zakaj kljuka Pritrjeni so ne na sredino vrat, ampak na njen rob.

8. Ali je mogoče Zemljo obrniti s pomočjo vzvoda, ki ima oporno točko? Svoj odgovor utemelji.

3. Reševanje problemov

Naloga: Dolžina manjšega kraka vzvoda je 5 cm, večjega pa 30 cm. Na manjši krak deluje sila 12N. S kolikšno silo je treba uporabiti večji krak, da vzvod uravnotežimo? Najti dobiček v moči?

podano: Si: rešitev:

l 1 = 5 cm 0,05 m 1) Zapišimo pogoj ravnotežja vzvoda:

l 2 = 30 c m 0,3 m

F 1 = 12 N Izrazimo F 2 iz tega:

F 2 = ?

F 1 / F 2 =? 2) Poiščimo dobiček v moči, tj.

.

odgovor: F2 = 2H, F1/F2 = 6H.

Rešite problem s primerom: Na manjši krak vzvoda deluje sila 300 N, na večji krak pa deluje sila 20 N. Dolžina manjšega kraka je 5 cm. Določi dolžino večjega kraka. Narišite risbo.

Preizkusite se (odgovor: 0,75 m)

Rešite problem s primerom: Na koncih vzvoda delujeta sili 25N in 150N. Razdalja od oporne točke do večje sile je 3 cm. Določite dolžino vzvoda, če je pod vplivom teh sil v ravnovesju?

Preizkusite se (odgovor: 0,21m)

Naloga: S pomočjo vzvoda so dvignili breme, ki tehta 200 kg. Na kolikšno višino je bilo dvignjeno breme, če je sila, ki deluje na dolg krak vzvoda, opravila delo 400 J?

Naredimo razlagalno risbo:

l 2

podano: Si: rešitev:

m 1 = 200 kg 1) Zapišimo "zlato pravilo" mehanike matematično: A 1 = A 2

A 2 = 400 J 2) Po definiciji je delo– produkt sile, ki deluje vzdolž gibanja

h = ? telo, pot, ki jo telo opravi pod vplivom te sile. Nato:

A 1 = F 1 h 1

Izrazimo h 1 iz te formule:

3) Za iskanje F 1 uporabimo formulo za iskanje sile teže bremena:

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

4) Ob upoštevanju, da je A 1 = A 2, izračunajte h 1:

odgovor: h 1 = 0,2 N.

Rešite problem s primerom: Vrata z maso 0,84 kN smo z vzvodom rahlo dvignili, pri čemer je na dolgi krak delovala sila 30 N. Hkrati je bilo storjeno mehansko delo 26J. Kako visoko so bila vrata dvignjena in kako daleč se je premaknil konec dolge ročice?

Preizkusite se (odgovor: do višine 3,1 cm; 8,7 cm) (doma)

Domača naloga Izmislite si problem o temi, ki jo preučujete, in ga rešite. POV odst. 47

Enakopravnost dela pri uporabi preprostih mehanizmov. "Zlato pravilo" mehanike.

• Učiteljica fizike Puchkova S.A.
• Srednja šola MBOU Sukhovskaya

• Naprave, ki se uporabljajo za pretvorbo sile, se imenujejo mehanizmi.

• vzvod (blok, vrata),
• nagnjena ravnina (klin, vijak).

• Aplikacija

• Pravilo finančnega vzvoda je podlaga za delovanje različnih vrst orodij, ki se uporabljajo v vsakdanjem življenju in tehnologiji, kjer je potrebna pridobitev na moči ali poti.

• Fiksni blok je blok, katerega os je fiksna in se pri dvigovanju bremen ne dviguje ali spušča.

• Premični blok je blok, katerega os se dviga in spušča skupaj z bremenom. Omogoča 2x povečanje moči.

• V praksi se uporablja kombinacija gibljivega in fiksnega bloka. Za udobje se uporablja fiksni blok. Ne poveča moči, spremeni pa smer sile.

• Gradnja

• Zdravilo

• Vijak

• V starih časih so uporabljali preproste mehanizme.

• Uporaba

• vrata

• Za dovod vode iz spodnjega nivoja reke ali kanala v zgornji nivo, na primer v drug kanal, skozi katerega bo tekla dalje »sama«, je preprost, a zelo učinkovit tehnična naprava– šaduf. Videti je kot žerjav - dolg vzvod s protiutežjo.

• Grki so poskušali zmanjšati količino ročnega dela s pomočjo gradbene opreme. V 6. stoletju pred našim štetjem so izumili dva žerjava: za dviganje majhnih in večjih težke obremenitve. Iz podob, ki so jih arheologi našli med ruševinami enega od starodavnih mest, je bilo mogoče ugotoviti, kako je deloval. Kolo ogromnega žerjava je vrtelo pet ljudi, dva sta tovor upravljala od spodaj, dva pa od zgoraj.

• Enostavni mehanizmi se uporabljajo predvsem za pridobitev moči, tj. večkrat povečajte silo, ki deluje na telo.

• vprašanje

• Naredimo to

• Poti, ki jih prehodijo točke delovanja sil na vzvod, so obratno sorazmerne s silami.

• h1 / h2 = F2 / F1

• Z delovanjem na dolg krak vzvoda pridobimo na moči, a hkrati za enako količino izgubimo na poti.

• Uporaba vzvoda
• lahko zmagamo bodisi v veljavi,
• ali na daljavo.

• Legenda o Arhimedu pravi, da je navdušen nad odkritjem pravila vzvoda vzkliknil: "Daj mi oporno točko in premaknil bom Zemljo."

• V = 30.000 km/s
• t = 10 milijonov let

• Premični blok ne prinaša nobene koristi pri delu

• Kolikokrat zmagujemo v moči, tolikokrat izguba na daljavo

• »Zlato pravilo« mehanike velja za vse mehanizme.

• Vrste mehanizmov

• 1. S pomočjo gibljivega bloka smo breme dvignili na višino 1,5 m. Kako dolgo je bil iztegnjen prosti konec vrvi?
• 1,5 m 0,75 m 3 m
• 2. S premičnim blokom so breme dvignili na višino 7 m. Koliko dela je opravil delavec pri dvigovanju bremena, če je na konec vrvi deloval s silo 160 N? Kolikšno delo bo opravil, če bo to breme dvignil na višino 5 m?

• Prav!

• Napaka!!!