Nakita namin na sa tulong ng mga simpleng mekanismo maaari kang makakuha ng lakas. Ang mga simpleng mekanismo ba ay nagbibigay ng panalo sa gawain?

Kalkulahin ang gawa na ginawa ng lakas F kapag nag-aangat ng isang pag-load gamit ang isang hilig na eroplano (tingnan ang Larawan 1):

   \\ (~ A_F = Fl. \\)

Palitin ang mga nahanap na halaga ng puwersa \\ (~ F = mg \\ frac hl \\) at kunin

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

Kaya ang trabaho A  Ang F ay pantay sa gawaing kailangang gawin upang pantay-pantay na itaas ang pagkarga sa isang taas hnang hindi gumagamit ng isang hilig na eroplano.

Hindi nagbibigay ng panalo sa trabaho at pingga. Sa katunayan, kung ang isang balanseng pingga (Larawan 6) ay nakatakda sa paggalaw, kung gayon ang mga punto ng aplikasyon ng mga puwersa F  1 at F  2 nang sabay-sabay gumawa ng iba't ibang mga paggalaw Δ r  1 at Δ r  2 Sa kasong ito (isinasaalang-alang namin ang anggulo α   pinihit ang pingga) ver r 1 = l 1 α , Δ r 2 = l 2 α   Samakatuwid, ang mga puwersang ito ay gagawa ng gawain. A 1 = F  1 Δ r 1 = F 1 l 1 α   at A 2 = F  2 Δ r 2 = F 2 l 2 α . Kaya bilang F 1 l 1 = F 2 l  2, kung gayon A 1 = A 2 .

Kapag gumagamit ng isang nakapirming bloke, nakikita namin na ang mga inilapat na puwersa F  at mg  ang mga landas na nilakbay ng mga punto ng aplikasyon ng mga puwersa kapag ang pag-aangat ng isang pagkarga ay pareho din, at samakatuwid ang gawain ay pareho.

Na sa pamamagitan ng mobile block upang maiangat ang kargamento sa taas h, kailangan mo ang pagtatapos ng lubid kung saan inilalapat ang puwersa Flumipat sa 2 h. Samakatuwid A 1 = mgh  at \\ (~ A_2 = F \\ cdot 2h = \\ frac (mg) (2) 2h = mgh \\).

Kaya, ang pagkuha ng isang panalo sa puwersa ng dalawang beses, mawalan ng dalawang beses sa paglipat, samakatuwid, ang movable unit ay hindi nagbibigay ng isang panalo sa trabaho.

Ipinakita ng unang siglo na pagsasanay na wala sa mga simpleng mekanismo na nagbibigay ng pakinabang sa trabaho.

Kahit na ang mga sinaunang iskolar ay bumalangkas ng isang patakaran (ang "gintong panuntunan ng mga mekanika") na inilapat sa lahat ng mga mekanismo: kung gaano karaming beses na nanalo tayo sa lakas, kung gaano karaming beses na nawawala sa malayo.

Kung isinasaalang-alang ang mga simpleng mekanismo, hindi namin isinasaalang-alang ang alitan, pati na rin ang bigat ng mga mekanismo mismo. Sa totoong mga kondisyon, dapat itong isaalang-alang. Samakatuwid, ang bahagi ng trabaho ay ginagawa sa pamamagitan ng lakas F  sa paggalaw ng mga indibidwal na bahagi ng mekanismo at laban sa puwersa ng alitan. Magtrabaho sa pag-angat ng mga kargamento A  p (kapaki-pakinabang na gawain) ay mas mababa sa buong trabaho A  (gawa na gawa ng lakas F).

Ang pagiging epektibo ng mekanismo ay nailalarawan sa pamamagitan ng koepisyent ng kahusayan (kahusayan ng mekanismo):

Kahusayan - isang pisikal na dami na katumbas ng ratio ng kapaki-pakinabang na gawain A  p para sa lahat ng trabaho na ginugol A:

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

Panitikan

Aksenovich L. A. Pang-pisika sa pangalawang paaralan: Teorya. Mga Gawain. Mga Pagsubok: Teksto. allowance para sa mga institusyon na nagbibigay ng pagkakamali. mga kapaligiran, edukasyon / L.A. Aksenovich, N.N.Rakina, K.S. Farino; Ed. K.S. Farino. - Minsk: Adukatsyya i Vyhvanna, 2004. - C. 75-76.

Ang mga simpleng mekanismo na isinasaalang-alang ng amin ay ginagamit sa trabaho kung kinakailangan upang balansehin ang isa pang puwersa sa pamamagitan ng pagkilos ng isang puwersa.

Ang tanong ay natural na lumitaw:  nagbibigay ng isang pakinabang sa kapangyarihan o sa kalsada, ang simpleng mga mekanismo ng pagmamarka ay hindi ibinibigay sa gawain? Ang sagot sa tanong na ito ay maaaring makuha mula sa karanasan.

Ang pagkakaroon ng timbang sa pingga ng dalawang puwersa ng F1 at F2 ng ilang uri na magkakaiba sa laki (Fig. 170), inilalagay nila ang pingga sa paggalaw. Ito ay lumiliko na sa parehong oras at sa parehong oras, ang punto ng aplikasyon ng isang mas maliit na puwersa F2 ay naglalakbay sa mas malaking landas s2, at ang punto ng aplikasyon ng isang mas malaking puwersa F1 ay mas maliit na paraans1. PagsukatAng mga landas na ito at mga module ng kapangyarihan ay nalaman na ang mga haba ng mga landas na pinalampas ng mga punto ng aplikasyon ng mga puwersa sa pingga ay hindi magkakaiba sa mga puwersa:

Kaya, ang kumikilos sa mahabang braso ng pingga, nanalo kami ng lakas, ngunit sa parehong oras nang maraming beses, nawala tayo sa haba ng landas.

Ang gawain ng lakas sa landas ay trabaho. Ipinapakita ng aming mga eksperimento na ang gawaing nagawa sa parehong mga dulo ng pingga, pantay sa bawat isa:

Kaya, kapag ginagamit ang pingga, walang nakuha sa trabaho ang nakuha.

Gamit ang pingga, maaari tayong manalo sa lakas o sa di kalayuan. Kung nag-aaplay kami ng lakas sa isang mahabang braso, pagkatapos ay mananalo tayo sa lakas, ngunit sa sobrang dami sa parehong oras mawala kami sa malayo. Kumilos sa maikling braso ng pingga, mananalo tayo sa malayo, ngunit mawawala tayo sa lakas sa parehong oras.

May isang alamat na si Archimedes, na nasisiyahan sa pagtuklas ng patakaran ng pingga, ay nagsabi: "Bigyan mo ako ng isang fulcrum at bubuhayin ko ang Lupa!"

Siyempre, hindi makaya ni Archimedes ang ganoong gawain, kahit na bibigyan siya ng fulcrum at isang pingga ng nais na haba. Para sa pag-aangat Lupa lamang ng 1 cm ang haba ng lever balikat  Ito ay naglalarawan ng isang arko ng mahusay na haba. Aabutin ng milyun-milyong taon upang ilipat ang mahabang dulo ng pingga sa landas na ito, halimbawa sa bilis ng 1 m / s.

Hindi nagbibigay ng isang panalo sa trabaho at ang uri ng pingga - naayos na bloke kung saan madali  tiyaking karanasan. Ang mga landas na pinagdaanan ng mga punto ng aplikasyon ng mga puwersa P at F ay pareho, pareho ang mga puwersa, at samakatuwid ang gawain ay pareho.

Posible upang masukat at ihambing sa kanilang sarili ang gawa na isinagawa ng mobile unit. Na sa pamamagitan ng mobile block upang maiangat ang kargamento sa taas h, kailangan mo ang dulo ng lubid kung saan nakalakip ang dynamometer,  bilang mga palabas sa karanasan (Fig. 171), lumipat sa 2h. Kaya, ang pagtanggap ng isang pakinabang sa lakas ng 2 beses, mawalan ng 2 beses sa paraan, samakatuwid, ang mobile unit ay hindi nagbibigay ng pakinabang sa trabaho.

Ipinakita ng mga sinaunang siglo na kasanayan na wala sa mga mekanismo ang nagbibigay ng pakinabang sa trabaho. Mag-apply ng iba't ibang mga mekanismo sa depende sa mga kondisyon sa pagtatrabaho  manalo sa lakas o sa pagbiyahe.

Kahit na ang mga sinaunang siyentipiko ay alam ang panuntunan na naaangkop sa lahat ng mga mekanismo: kung gaano karaming beses na nanalo tayo sa lakas, kung gaano karaming beses na nawawala sa malayo. Ang panuntunang ito ay tinatawag na "gintong panuntunan" ng mga mekanika.

Mga Tanong  1. Ano ang kaugnayan sa pagitan ng mga puwersa na kumikilos sa pingga at mga balikat ng mga puwersang ito? 2. Ano ang kaugnayan sa pagitan ng mga landas na sakop ng mga punto ng aplikasyon ng puwersa sa pingga at mga puwersang ito? 3. Posible ba kumuha ng panalo sa isang pingga  sa lakas? Ano ang mawawala? 4. Ilang beses silang nawala sa daan, gamit ang isang mobile unit upang maiangat ang kargamento? 5. Ano ang "gintong panuntunan" ng mga mekanika?

Pagsasanay.

1. Sa tulong ng maililipat na bloke, ang pag-load ay nakataas sa taas na 1.5 m. Gaano katagal ang libreng pagtatapos ng lubid na pinalawak?
2. Sa tulong ng maililipat na bloke, ang pag-load ay nakataas sa taas na 7 m. Ano ang ginawa ng manggagawa sa pag-angat ng pagkarga, kung siya inilapat na puwersa sa dulo ng lubid  160 N? Anong gawain ang gagawin ng manggagawa kung itinaas niya ang load na ito sa taas na 7 m nang walang isang bloke? (Ang bigat ng bloke, at ang puwersa ng alitan ay hindi isinasaalang-alang.)
3. Paano mag-apply ng isang bloke upang manalo sa malayo?
4. Paano ang pagsasama at paglipat ng mga bloke ay pinagsama sa bawat isa upang makakuha ng 4-fold na makakuha ng lakas? 6 beses?

Gawain

Patunayan na ang batas ng pagkakapantay-pantay ng trabaho (ang "gintong panuntunan" ng mga mekanika) ay naaangkop sa isang haydroliko machine. Huwag pansinin ang alitan sa pagitan ng mga piston at pader ng daluyan.

Tandaan. Gumamit para sa patunay ng figure 132. Kapag ang isang maliit na piston sa ilalim ng pagkilos ng isang puwersa F1 ay bumaba sa isang distansya h1 lumilipas ng ilang likido. Sa parehong halaga ay nagdaragdag ng dami ng likido sa ilalim ng isang malaking piston, na sa kasong ito ay tumataas sa isang taas na h2.

§ 62. Katumbas ng trabaho kapag gumagamit ng mga simpleng mekanismo. Ang Ginintuang Batas ng Mekanismo - Physics Grade 7 (Peryshkin)

Maikling paglalarawan:

Sinuri na namin ang ilang mga simpleng mekanismo. Ang ilang mga pinag-aralan nang mahusay na detalye (pingga, bloke), ang iba pa ay nabanggit. Dapat na naunawaan na natin na ang lahat ng mga simpleng mekanismo ay ginagawang mas madali ang buhay para sa isang tao. Maaari silang bigyan ng lakas, o pahintulutan kang baguhin ang direksyon ng puwersa, sa gayon ginagawang mas maginhawa ang mga pagkilos ng isang tao.
  Ngunit alam natin ang tulad ng isang pisikal na dami bilang trabaho. Ang tanong ay natural na lumitaw: kung gaano tayo nakikinabang sa paggamit ng mga simpleng mekanismo? Nakasiraan ng loob ang sagot: hindi. Wala sa simpleng mekanismo ng pagwagi sa gawain ay hindi.
  Ang talata animnapu't dalawa ay dumating sa konklusyon na ito sa pamamagitan ng pagkalkula. Una ito ay ginagawa para sa isang pingga. Pagkatapos ang output ay kumakalat sa nakapirming bloke, pagkatapos ay sa isang maililipat.
  Nalalapat ang mga simpleng mekanismo. Upang makakuha ng isang pakinabang sa lakas o sa di kalayuan. Imposibleng makakuha ng isang panalo sa pareho. Panalong isa, mawala ka sa isa pa. Ito ang "gintong panuntunan" ng mga mekanika. Ito ay kilala sa mga tao kahit na sa unang panahon. Ngayon ay makilala mo rin siya.

Paglutas ng problema sa paksa: Pagkakapantay-pantay ng trabaho kapag gumagamit ng mga simpleng mekanismo. "Ang gintong panuntunan ng mga mekanika"

LAYUNIN NG ARALIN:I-update ang kaalaman tungkol sa paksa ng "Simpleng Mekanismo" at alamin ang pangkalahatang posisyon para sa lahat ng mga uri ng mga simpleng mekanismo, na tinatawag na "gintong panuntunan" ng mga mekanika.

Patunayan na ang mga simpleng mekanismo na ginamit sa trabaho, magbigay ng lakas, at sa kabilang banda, pinapayagan kang baguhin ang direksyon ng paggalaw ng katawan sa ilalim ng pagkilos ng puwersa;

Upang malilinang ang isang kulturang intelektwal sa nangungunang mga mag-aaral sa isang pag-unawa sa pangunahing panuntunan ng mga simpleng mekanismo: - upang mabuo ang kakayahang magbubuod ng kilalang data batay sa pagpili ng pangunahing bagay;

Bumuo ng mga elemento ng malikhaing paghahanap batay sa pamamaraan ng paglalahat.

Kurso ng aralin

1.Organization moment

2. Suriin ang araling-bahay

Front-end survey:

1. Anong mga aparato ang tinatawag na simpleng mekanismo, ano ang mga ito?

2. Ano ang alam mo ang pinakasimpleng mekanismo na nagbibigay ng mga halimbawa?

3.Ano ang isang pingga? Ano ito para sa?

4. Ano ang tinatawag na balikat ng kapangyarihan? Sandali ng kapangyarihan?

5. Gumawa ng balanse na kondisyon ng pingga?

6. Bumuo ng "gintong panuntunan ng mga mekanika"

7. Bakit nakakabit ang hawakan ng pinto hindi sa gitna ng pintuan, at sa gilid nito.

8. Posible bang iikot ang Daigdig sa isang pingga, pagkakaroon ng fulcrum? Tiyakin ang sagot.

3. Paglutas ng mga gawain

Gawain:   Ang haba ng mas maliit na braso ng pingga ay 5 cm, ang mas malaki ay 30 cm. Ang puwersa ng 12N ay kumikilos sa mas maliit na braso. Anong puwersa ang dapat mailapat sa isang mas malaking balikat upang balansehin ang pingga? Hanapin ang panalo sa lakas?

Ibinigay: Si: Solusyon:

l 1 = 5 cm 0.05 m 1) Sinusulat namin ang kondisyon ng balanse ng pingga:

l 2 = 30 cm 0.3m

F 1 = 12 N Ipahayag mula rito F 2:

F 2 =?

F 1 / F 2 =? 2) Hanapin ang pakinabang sa kapangyarihan, iyon ay

.

Sagot:   F 2 = 2H, F 1 / F 2 = 6H.

Ayon sa modelo na lutasin ang problema:Ang puwersa ng 300H ay kumikilos sa mas maliit na braso ng pingga, at 20N - sa mas malaking braso. Ang haba ng mas maliit na balikat ay 5 cm. Alamin ang haba ng mas malaking balikat. Gumawa ng isang pagguhit.

Subukan ang iyong sarili (Sagot: 0.75m)

Ayon sa modelo na lutasin ang problema:  Sa mga dulo ng kumilos na kumilos 25H at 150N. Ang distansya mula sa fulcrum hanggang sa isang mas malaking puwersa na 3 cm. Alamin ang haba ng pingga, kung sa ilalim ng pagkilos ng mga puwersang ito ay nasa balanse?

Subukan ang iyong sarili (Sagot: 0.21m)

Gawain:   Sa tulong ng isang pingga, ang bigat ng 200 kg ay naangat. Kung gaano kataas ang pagkarga, kung ang puwersa na kumikilos sa mahabang braso ng pingga ay gumawa ng 400 j.

Gumawa tayo ng isang paliwanag na larawan:

l 2

Ibinigay: Si: Solusyon:

m 1 = 200 kg 1) Isulat natin ang tuntunin ng matematika ng mga mekanika: А 1 = А 2

A 2 = 400 J 2) Sa pamamagitan ng kahulugan, trabaho  - ang produkto ng puwersa na kumikilos kasama ang kilusan

h =? katawan, ang landas na kinukuha ng katawan sa ilalim ng impluwensya ng puwersa na ito. Pagkatapos:

At 1 = F 1 · h 1

Ipahayag mula sa formula na ito h 1:

3) Upang makahanap ng F 1, ginagamit namin ang formula para sa paghahanap ng lakas ng grabidad ng pag-load:

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

4) Dahil sa A 1 = A 2, kinakalkula namin h 1:

Sagot:   h 1 = 0,2 N.

Ayon sa modelo na lutasin ang problema:  Sa tulong ng isang pingga, ang pinto na may timbang na 0.84 kN ay nakataas ng kaunti, kumikilos sa isang mahabang braso na may puwersa na 30N. Sa kasong ito, ang gawaing mekanikal ay tapos na 26J. Sa anong taas ang nakataas ang pinto, at gaano kalaki ang distansya na ang katapusan ng mahabang braso ng pingga ay lumipat?

Suriin ang iyong sarili (Sagot: sa taas na 3.1 cm; 8.7 cm) (sa bahay)

Gawaing Pantahanan Mag-isip ng isang problema sa paksang pinag-aaralan at malutas ito. Pov par 47

Pagkakapantay-pantay ng trabaho kapag gumagamit ng mga simpleng mekanismo. Ang "gintong panuntunan" ng mga mekanika.

• Guro ng pisika na Puchkova SA
• MBOU Sukhovskaya SOSH

• Ang mga aparato na nagbabago ng mga puwersa ay tinatawag na mga mekanismo.

•   pingga (bloke, gate),
•   hilig eroplano (kalso, tornilyo).

• Application

•   Ang patakaran ng pingga ay nagbabalot sa mga aksyon ng iba't ibang uri ng mga tool na ginagamit sa pang-araw-araw na buhay at teknolohiya kung saan kinakailangan ang isang makakuha ng lakas o landas.

• Ang isang nakapirming bloke ay isang bloke na ang axis ay naayos at hindi tumaas at bumagsak kapag nag-aangat ng mga naglo-load.

• Ang isang palipat-lipat na bloke ay isang bloke na ang axis ay bumangon at bumagsak kasama ang pagkarga. Nagbibigay siya ng lakas na makakuha ng 2 beses.

• Sa pagsasagawa, gumamit ng isang kumbinasyon ng isang palipat-lipat na yunit na may isang nakapirming. Ang takdang bloke ay ginagamit para sa kaginhawaan. Hindi siya nanalo sa lakas, ngunit binago ang direksyon ng puwersa.

• Konstruksyon

• Medisina

• Screw

•   Mga simpleng mekanismo na ginamit noong unang panahon.

• Paggamit ng

• ang gate

•   Upang matustusan ang tubig mula sa mas mababang antas ng isang ilog o kanal hanggang sa itaas, halimbawa, sa isa pang kanal na kung saan ito ay dumadaloy pa "sa kanyang sarili", isang simple ngunit napaka-epektibo na teknolohiyang aparato ay naimbento - shaduf. Para siyang isang crane - isang mahabang pingga na may counterweight.

•   Sinubukan ng mga Greeks na mabawasan ang dami ng manu-manong paggawa gamit ang mga kagamitan sa konstruksyon. Noong ika-6 na siglo BC, nag-imbento sila ng dalawang cranes: para sa pag-aangat ng maliit at mas mabibigat na mga naglo-load. Ayon sa mga larawang natagpuan ng mga arkeologo sa mga pagkasira ng isa sa mga sinaunang lungsod, posible na maitaguyod kung paano siya kumilos. Ang gulong ng isang malaking kreyn ay pinaikot ng limang tao, sa parehong oras, dalawa ang nagmamaneho ng pagkarga mula sa ilalim at dalawa mula sa itaas.

•   Ang mga simpleng mekanismo ay ginagamit pangunahin upang makakuha ng isang pakinabang sa lakas, i.e. dagdagan ang puwersa na kumikilos sa katawan nang maraming beses.

• ang tanong

• Gagawin

•   Ang mga landas na sinasakyan ng mga punto ng aplikasyon ng mga puwersa sa pingga ay pabalik-balik na proporsyonal sa mga puwersa.

• h1 / h2 = F2 / F1

•   Kumilos sa mahabang braso ng pingga, nanalo kami ng lakas, ngunit sa parehong oras nawala ang parehong halaga sa paraan.

•   Gamit ang pingga
•   maaari tayong manalo alinman sa lakas,
• alinman sa di kalayuan.

•   Sinabi ng alamat tungkol kay Archimedes na hinahangaan niya ang pagtuklas ng patakaran ng pingga, sinabi niya: "Bigyan mo ako ng isang fulcrum at ibabaling ko ang Earth"

• V = 30 000 km / s
• t = 10 milyong taon

• Ang paglipat ng yunit ay hindi nanalo sa trabaho

• Ilang beses nanalo sa lakasnapakaraming beses natalo sa di kalayuan

• Ang "gintong panuntunan" ng mga mekanika ay nalalapat sa lahat ng mga mekanismo.

• Mga uri ng mga mekanismo

• 1. Sa tulong ng isang palipat-lipat na bloke, ang pag-load ay nakataas sa taas na 1.5 m.Hanggang gaano katagal ang libreng pagtatapos ng lubid na pinalawak?
• 1.5 m 0.75 m 3 m
• 2. Sa tulong ng isang palipat-lipat na bloke, ang pag-load ay nakataas sa taas na 7 m. Ano ang ginawa ng manggagawa sa pag-angat ng pagkarga, kung nag-apply siya ng puwersa ng 160 N sa dulo ng lubid? Ano ang gagawin niya kung itinaas niya ang load na ito sa taas na 5 m?

• Tama

• Error !!!