Vidimo, da lahko s pomočjo preprostih mehanizmov pridobite moč. Ali preprosti mehanizmi prinašajo zmago pri delu?

Izračunajte delo, ki ga opravi sila F pri dvigovanju tovora s pomočjo nagnjene ravnine (glej sliko 1):

   \\ (~ A_F = Fl. \\)

Nadomestite najdene vrednosti sile \\ (~ F = mg \\ frac hl \\) in dobite

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

Torej delo A  F je enako delu, ki ga je treba opraviti, da enakomerno dvignete tovor na višino hbrez uporabe nagnjene ravnine.

Ne daje zmage pri delu in vzvodu. Dejansko je v primeru, da se sproži uravnotežen vzvod (slika 6), potem so sile uporabe F  1 in F  2 hkrati naredite različne gibe Δ r  1 in Δ r  2 V tem primeru (upoštevamo kot α   obračanje ročice majhno) Δ r 1 = l 1 α , Δ r 2 = l 2 α   Zato bodo te sile naredile delo. A 1 = F  1 Δ r 1 = F 1 l 1 α   in A 2 = F  2 Δ r 2 = F 2 l 2 α . Torej kot F 1 l 1 = F 2 l  2, torej A 1 = A 2 .

Ko uporabljamo fiksni blok, vidimo, da so uporabljene sile F  in mg  poti, ki jih prevozijo točke sil pri dvigovanju tovora, so prav tako enake, zato je delo enako.

To s pomočjo mobilnega bloka za dvigovanje tovora na višino h, potrebujete konec vrvi, na katero je uporabljena sila Fpremaknite se na 2 h. Zato A 1 = mgh  in \\ (~ A_2 = F \\ cdot 2h = \\ frac (mg) (2) 2h = mgh \\).

Tako dobite dvakratno veljavno zmago, pri premikanju dvakrat izgubite, zato premična enota ne prinese dobitka pri delu.

Stoletna praksa je pokazala, da noben preprost mehanizem ne prinaša koristi pri delu.

Celo antični učenjaki so oblikovali pravilo ("zlato pravilo mehanike"), ki se uporablja za vse mehanizme: kolikokrat zmagamo v moči, kolikokrat izgubimo na daljavo.

Pri obravnavi preprostih mehanizmov ne upoštevamo trenja, pa tudi teže samih mehanizmov. V realnih razmerah je to treba upoštevati. Zato del dela opravijo na silo F  o gibanju posameznih delov mehanizma in proti sili trenja. Delo na dvigovanju tovora A  p (koristno delo) bo manj kot polno delo A  (delo opravljeno s silo F).

Za učinkovitost mehanizma je značilen koeficient učinkovitosti (učinkovitost mehanizma):

Učinkovitost - fizična količina, ki je enaka razmerju koristnega dela A  p za vsa porabljena dela A:

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

Literatura

Aksenovič L. A. Fizika v srednji šoli: Teorija. Naloge. Testi: Učbenik. dodatek za ustanove, ki zagotavljajo obsch. okolja, šolstvo / L. A. Aksenovič, N.N.Rakina, K.S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Minsk: Adukatsyya i Vyhvanna, 2004. - C. 75–76.

Preprosti mehanizmi, ki jih obravnavamo, se uporabljajo pri delu, ko je treba z delovanjem ene sile uravnotežiti drugo silo.

Seveda se postavlja vprašanje:  se s preprostimi mehanizmi točkovanja na delu ali na cesti ne dajo v delo? Odgovor na to vprašanje lahko dobimo iz izkušenj.

Ko sta na ročici uravnotežili dve sili F1 in F2, ki sta neke vrste po velikosti (Sl. 170), sta ročico sprožili. Izkaže se, da istočasno in istočasno točka nalaganja manjše sile F2 potuje po večji poti s2, točka nalaganja večje sile F1 pa je manjši načins1. MerjenjeTe poti in napajalni moduli ugotovijo, da so dolžine poti, ki jih prečkajo točke sil na ročici, obratno sorazmerne s silami:

Tako z delovanjem na dolgi ročici vzvoda zmagamo v moči, hkrati pa večkrat izgubimo v dolžini poti.

Delo sile na poti je delo. Naši poskusi kažejo, da je delo, opravljeno na obeh koncih ročice, enaki drug drugemu:

Torej pri uporabi ročice ne dobimo pri delu.

S pomočjo vzvoda lahko zmagamo bodisi v moči bodisi v razdalji. Če na dolgo roko uporabimo silo, bomo zmagali v moči, vendar v toliko istočasno izgubimo v daljavi. Če delujemo na kratki ročici, bomo zmagali v daljavi, vendar bomo istočasno izgubili na veljavi.

Obstaja legenda, da je Arhimed, navdušen nad odkritjem pravila ročice, vzkliknil: "Dajte mi oporo in dvignil bom Zemljo!"

Seveda se Arhimed ne bi mogel spoprijeti s takšno nalogo, četudi bi mu dobil oporo in vzvod želene dolžine. Za dvigovanje Pristanite le 1 cm dolgo ročico  Opisal bi lok velike dolžine. Dolgo konec ročice po tej poti bi trajalo na milijone let, na primer s hitrostjo 1 m / s.

Ne prinese zmage pri delu in vrsti vzvoda - fiksni blok, ki je enostaven  se prepričajte o izkušnjah. Poti, ki jih prečkata točki uporabe sil P in F, sta enaki, sile so enake in zato je delo enako.

Med seboj je mogoče izmeriti in primerjati delo, ki ga opravlja mobilna enota. Da bi z mobilnim blokom dvigali tovor na višino h, potrebujete konec vrvi, na katero je pritrjen dinamometer,  kot kažejo izkušnje (slika 171), premaknite se na 2h. Tako, ko prejmete 2-kratni dobiček, izgubite na poti 2-krat, torej mobilna enota ne daje dobička pri delu.

Stoletna praksa je pokazala, da noben od mehanizmov ne prinaša dobička pri delu. Uporabite različne mehanizme odvisno od delovnih pogojev  zmaga v veljavi ali v tranzitu.

Že starodavni znanstveniki so poznali pravilo, ki velja za vse mehanizme: kolikokrat zmagamo v moči, kolikokrat izgubimo na daljavo. To pravilo imenujemo "zlato pravilo" mehanike.

Vprašanja  1. Kakšen je odnos med silami, ki delujejo na vzvod, in rameni teh sil? 2. Kakšen je odnos med potmi, ki jih pokrivajo točke sil na ročici, in temi silami? 3. Ali je mogoče dobite zmago s pomočjo vzvoda  v veljavi? Kaj potem izgubite? 4. Kolikokrat se na poti izgubijo z mobilno enoto za dvigovanje tovora? 5. Kakšno je "zlato pravilo" mehanike?

Vaje.

1. S pomočjo premičnega bloka smo tovor dvignili na višino 1,5 m. Kako dolgo se je podaljšal prosti konec vrvi?
2. S pomočjo premičnega bloka smo tovor dvignili na višino 7 m. Kakšno delo je delavec opravil pri dvigovanju tovora, če je uporabljena sila na konec vrvi  160 N? Kakšno delo bo delavec opravil, če to tovor dvigne na višino 7 m brez bloka? (Teža bloka in sila trenja se ne upoštevata.)
3. Kako uporabiti blok za zmago v daljavi?
4. Kako lahko fiksne in premikajoče se bloke kombiniramo med seboj, da dobimo 4-kratno moč? 6-krat?

Naloga

Dokažite, da je zakon o enakosti dela ("zlato pravilo" mehanike) uporaben za hidravlični stroj. Ne upoštevajte trenja med bati in stenami posode.

Opomba. Uporabite za dokaz slike 132. Ko se majhen bat pod dejstvom sile F1 spusti na razdaljo h1, izpodrine nekaj tekočine. Ob isti količini poveča prostornino tekočine pod velikim batom, ki se v tem primeru dvigne na višino h2.

§ 62. Enakost dela pri uporabi preprostih mehanizmov. Zlato pravilo mehanike - fizika 7. razred (Periškin)

Kratek opis:

Pregledali smo že nekaj preprostih mehanizmov. Nekateri so preučevali zelo podrobno (vzvod, blok), drugi pa le omenili. Gotovo smo že razumeli, da vsi preprosti mehanizmi človeku olajšajo življenje. Ti bodisi dajo moč ali pa vam dovolijo, da spremenite smer sile in s tem naredite človekovo ravnanje bolj priročno.
  A takšno fizično količino poznamo kot delo. Seveda se postavlja vprašanje: koliko koristi od uporabe preprostih mehanizmov? Odgovor je nezaupljiv: ne. Noben preprost mehanizem zmage v delu ne.
  Dvaindvajseti odstavek pride do tega sklepa z izračunom. Najprej se naredi za vzvod. Nato se izhod širi na fiksni blok, nato na premični.
  Uporabljajo se preprosti mehanizmi. Da bi pridobili na moči ali na daljavo. V obeh je nemogoče priti do zmage. Če enega zmagate, drugega izgubite. To je "zlato pravilo" mehanike. Ljudje so ga poznali že v antiki. Zdaj ga boste poznali tudi vi.

Reševanje problemov na temo: Enakost dela pri uporabi preprostih mehanizmov. "Zlato pravilo mehanike"

CILJEVI UČENJA:Posodobite znanje o temi "Enostavni mehanizmi" in se naučite splošnega položaja vseh vrst preprostih mehanizmov, ki se imenuje "zlato pravilo" mehanike.

Dokažite, da preprosti mehanizmi, ki se uporabljajo pri delu, dajejo moč, po drugi strani pa vam omogočajo, da pod vplivom sile spremenite smer gibanja telesa;

Vzgajati intelektualno kulturo, tako da bodo učenci privedli do razumevanja osnovnega pravila enostavnih mehanizmov: - oblikovati sposobnost povzemanja znanih podatkov na podlagi izbire glavne stvari;

Ustvari elemente ustvarjalnega iskanja na podlagi metode posploševanja.

Potek pouka

1.Organizacijski trenutek

2. Preverite domače naloge

Sprednja raziskava:

1. Katere naprave imenujemo preprosti mehanizmi, čemu služijo?

2. Kaj veste, da najpreprostejši mehanizmi dajejo primere?

3.Kaj je vzvod? Za kaj gre?

4. Kaj se imenuje rame moči? Trenutek moči?

5. Formulirajte stanje ravnotežja ročice?

6. Formulirajte "zlato pravilo mehanike"

7. Zakaj je kljuka vrata pritrjena ne na sredini vrat in na njenem robu.

8. Ali je mogoče Zemljo obrniti z ročico, ki ima vrzel? Odgovor utemeljite.

3. Reševanje nalog

Naloga:   Dolžina manjše ročice je 5 cm, večje pa 30 cm. Na manjšo roko deluje sila 12N. Kakšno silo je treba uporabiti na večjem ramenu, da uravnotežite ročico? Poiščite veljavno zmago?

Glede na: Si: Rešitev:

l 1 = 5 cm 0,05 m 1) Zapišemo ravnotežno stanje vzvoda:

l 2 = 30 cm 0,3m

F 1 = 12 N Izrazite F 2:

F 2 =?

F 1 / F 2 =? 2) Poiščite dobiček v moči, to je

.

Odgovor:   F2 = 2H, F1 / F2 = 6H.

Po modelu rešite težavo:Sila 300H deluje na manjšo ročico, 20N pa na večjo roko. Dolžina manjše rame je 5 cm. Določite dolžino večjega ramena. Naredite risbo.

Preverite (odgovor: 0,75 m)

Po modelu rešite težavo:  Na koncih vzvoda delujeta sila 25N in 150N. Razdalja od žarišča do večje sile 3 cm. Določite dolžino ročice, če je pod delovanjem teh sil ravnovesje?

Preizkusite se (odgovor: 0,21m)

Naloga:   S pomočjo vzvoda so dvignili težo 200 kg. Kako velika je bila obremenitev, če je sila, ki deluje na dolgo ročico ročice, znašala 400 j.

Naredimo pojasnilo:

l 2

Glede na: Si: Rešitev:

m 1 = 200 kg 1) Napišimo matematično pravilo mehanike: А 1 = А 2

A 2 = 400 J 2) Po definiciji oz. delati  - produkt sile, ki deluje vzdolž gibanja

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

In 1 = F 1 · h 1

Iz te formule izraz 1:

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

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

4) Glede na to, da je A 1 = A 2, izračunamo h 1:

Odgovor:   h 1 = 0,2 N.

Po modelu rešite težavo:  S pomočjo vzvoda so vrata, ki so tehtala 0,84 kN, rahlo dvignila in so delovala na dolgi roki s silo 30N. V tem primeru je bilo mehansko delo opravljeno 26J. Na kakšni višini so bila vrata dvignjena in kako velika je razdalja, ki jo je premaknil konec dolge roke ročice?

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

Domača naloga Razmislite o težavi na preučeni temi in jo rešite. Pov par 47

Enakost dela pri uporabi enostavnih mehanizmov. "Zlato pravilo" mehanike.

• Učiteljica fizike Puchkova SA
• MBOU Sukhovskaya SOSH

• Naprave, ki transformirajo sile, imenujemo mehanizmi.

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

• Uporaba

•   Pravilo vzvoda temelji na delovanju različnih vrst orodij, ki se uporabljajo v vsakdanjem življenju in tehnologiji, kjer je potrebno povečanje moči ali poti.

• Fiksni blok je blok, katerega os je pritrjena in se pri dvigovanju bremen ne dviga in pade.

• Premični blok je blok, katerega os se z bremenom dviga in pade. Daje moč moči 2-krat.

• V praksi uporabite kombinacijo premične enote s fiksno. Za udobje se uporablja fiksni blok. Ne zmaga v moči, ampak spremeni smer sile.

• Gradbeništvo

• Medicina

• Vijak

•   Preprosti mehanizmi, ki so se uporabljali v starih časih.

• Uporaba

• vrata

•   Za oskrbo z vodo iz spodnjega nivoja reke ali kanala do zgornjega, na primer do drugega kanala, skozi katerega bo tekla naprej "sama", je bil izumljen preprost, a zelo učinkovit tehnični pripomoček - shaduf. Videti je kot žerjav - dolga ročica s protiutežjo.

•   Grki so s pomočjo gradbene opreme poskušali zmanjšati količino ročnega dela. V 6. stoletju pred našim štetjem so izumili dva žerjava: za dvigovanje manjših in težjih tovorov. Glede na slike, ki so jih arheologi našli med ruševinami enega od starodavnih mest, je bilo mogoče ugotoviti, kako je ravnal. Kolo ogromnega žerjava je zavrtilo pet ljudi, hkrati pa sta dve vozili tovor od spodaj in dve od zgoraj.

•   Enostavni mehanizmi se uporabljajo predvsem zato, da dobijo moč, tj. večkrat povečajte silo, ki deluje na telo.

• vprašanje

• Se bo

•   Poti, ki jih prečkajo točke sil na ročici, so obratno sorazmerne s silami.

• h1 / h2 = F2 / F1

•   Če delujemo na dolgi ročici ročice, zmagamo v moči, hkrati pa na poti izgubimo enako količino.

•   Uporaba vzvoda
•   lahko zmagamo bodisi v veljavi,
• bodisi v daljavi.

•   Legenda o Arhimedu pravi, da je občudoval odkritje pravila ročice in vzkliknil: "Dajte mi oporo in jaz bom Zemljo obrnil."

• V = 30 000 km / s
• t = 10 milijonov let

• Premična enota pri delu ne zmaga

• Kolikokrat zmaga v močitolikokrat izgublja v daljavi

• "Zlato pravilo" mehanike velja za vse mehanizme.

• Vrste mehanizmov

• 1. S pomočjo premičnega bloka smo tovor dvignili na višino 1,5 m. Za koliko časa se je podaljševal prosti konec vrvi?
• 1,5 m 0,75 m 3 m
• 2. S pomočjo premičnega bloka smo tovor dvignili na višino 7 m. Kakšno delo je delavec opravil pri dvigovanju tovora, če je na konec vrvi uporabil silo 160 N? Kakšno delo bo opravil, če to tovor dvigne na višino 5 m?

• Prav

• Napaka !!!