Numéro d'article.

Activités des enseignants

Activité étudiante

Remarques

Étape organisationnelle

Préparation de la leçon

L'étape de répétition et de test de maîtrise de la matière abordée

Travail avec des images, travail en binôme - narration orale

Conformément au plan, tests de connaissances mutuelles

Étape de mise à jour des connaissances, fixation d'objectifs

Introduction de la notion de « mécanismes simples », selon

Étape d'organisation et d'activité : accompagnement et contrôle du travail des étudiants

Travailler avec un manuel, établir un schéma

Amour propre

Fizminoutka

Exercice physique

Étape organisationnelle et d'activité : Travaux pratiques, actualisation et définition d'objectifs

Assemblage d'installation

Introduction du concept de « levier », fixation d'objectifs

Introduction du concept de « force d’épaule »

Confirmation expérimentale de la règle d'équilibre du levier

Amour propre

Étape de consolidation pratique des connaissances acquises : résolution de problèmes

Résoudre des problèmes

Examen par les pairs

Étape de consolidation du matériel couvert

Répondez aux questions

Professeur:

Aujourd'hui, dans la leçon, nous examinerons le monde de la mécanique, nous apprendrons à comparer et à analyser. Mais d’abord, accomplissons un certain nombre de tâches qui aideront à ouvrir plus grand la porte mystérieuse et à montrer toute la beauté d’une science telle que la mécanique.

Il y a plusieurs images sur l'écran :

Les Egyptiens construisent une pyramide (levier) ;

Un homme prend l'eau (à l'aide d'une porte) d'un puits ;

Les gens font rouler un baril sur un navire (plan incliné) ;

Un homme soulève une charge (bloc).

Professeur: Qu'est-ce que ces gens font? (travail mécanique)

Planifiez votre histoire :

1. Quelles conditions sont nécessaires pour effectuer des travaux mécaniques ?

2. Le travail mécanique est …………….

3. Symbole travail mécanique

4. Formule de travail...

5. Quelle est l’unité de mesure du travail ?

6. Comment et d'après quel scientifique porte-t-il son nom ?

7. Dans quels cas le travail est-il positif, négatif ou nul ?

Professeur:

Maintenant, regardons à nouveau ces images et prêtons attention à la façon dont ces personnes font leur travail ?

(les gens utilisent un long bâton, un collier, un appareil plan incliné, bloc)

Professeur: Comment pouvez-vous appeler ces appareils en un mot ?

Étudiants: Mécanismes simples

Professeur: Droite! Mécanismes simples. De quel sujet pensez-vous que nous allons parler en classe aujourd'hui ?

Étudiants: À propos de mécanismes simples.

Professeur: Droite. Le sujet de notre cours sera des mécanismes simples (écrire le sujet de la leçon dans un cahier, une diapositive avec le sujet de la leçon)

Fixons les objectifs de la leçon :

Avec les enfants :

Apprenez ce que sont les mécanismes simples ;

Considérez les types de mécanismes simples ;

Condition d’équilibre du levier.

Professeur: Les gars, à votre avis, à quoi servent des mécanismes simples ?

Étudiants: Ils sont utilisés pour réduire la force que nous appliquons, c'est-à-dire pour le transformer.

Professeur: Des mécanismes simples se retrouvent aussi bien dans la vie quotidienne que dans toutes les machines d'usine complexes, etc. Les gars, quels appareils électroménagers et appareils ont des mécanismes simples.

Étudiants : B Outils à levier, ciseaux, hachoir à viande, couteau, hache, scie, etc.

Professeur: De quel mécanisme simple dispose une grue ?

Étudiants: Levier (flèche), blocs.

Professeur: Aujourd'hui, nous examinerons de plus près l'un des types de mécanismes simples. C'est sur la table. De quel genre de mécanisme s’agit-il ?

Étudiants : C’est un levier.

Nous accrochons des poids à l'un des bras du levier et, à l'aide d'autres poids, équilibrons le levier.

Voyons ce qui se passe. On voit que les épaules des poids sont différentes les unes des autres. Faisons pivoter l'un des bras de levier. Que voit-on ?

Étudiants: Après le balancement, le levier revient à sa position d'équilibre.

Professeur: Qu'est-ce qu'un levier ?

Étudiants: Un levier est un corps rigide pouvant tourner autour d'un axe fixe.

Professeur: Quand le levier est-il en équilibre ?

Étudiants:

Option 1 : le même nombre de poids à la même distance de l'axe de rotation ;

Option 2 : plus de charge – moins de distance par rapport à l'axe de rotation.

Professeur: Comment appelle-t-on cette relation en mathématiques ?

Étudiants: Inversement proportionnel.

Professeur: Avec quelle force les poids agissent-ils sur le levier ?

Étudiants: Le poids du corps dû à la gravité de la Terre. P=F cordon = F

Professeur: Cette règle a été établie par Archimède au IIIe siècle avant JC.

Tâche: À l’aide d’un pied-de-biche, un ouvrier soulève une caisse de 120 kg. Quelle force applique-t-il au plus grand bras du levier si la longueur de ce bras est de 1,2 m et le plus petit bras de 0,3 m. Quel sera le gain de force ? (Réponse : le gain de force est de 4)

Résolution de problème (indépendamment avec vérification mutuelle ultérieure).

1. La première force est égale à 10 N, et l'épaule de cette force est de 100 cm. Quelle est la valeur de la deuxième force si son épaule est de 10 cm ? (Réponse : 100 N)

2. Un travailleur utilisant un levier soulève une charge pesant 1 000 N, tout en appliquant une force de 500 N. Quel est le bras ayant la plus grande force si le bras ayant la moindre force mesure 100 cm ? (Réponse : 50 cm)

Résumer.

Quels mécanismes sont dits simples ?

Quels types de mécanismes simples connaissez-vous ?

Qu'est-ce qu'un levier ?

Qu’est-ce que l’effet de levier ?

Quelle est la règle d’équilibre du levier ?

Quelle est l’importance des mécanismes simples dans la vie humaine ?

2. Énumérez les mécanismes simples que vous trouvez à la maison et ceux que les gens utilisent Vie courante, en les inscrivant dans le tableau :

3. De plus. Préparez un rapport sur un mécanisme simple utilisé dans la vie quotidienne et dans la technologie.

Réflexion.

Compléter les phrases:

maintenant je sais, …………………………………………………………..

J'ai réalisé que…………………………………………………………………………………

Je peux…………………………………………………………………….

Je peux trouver (comparer, analyser, etc.) …………………….

Je l'ai fait moi-même correctement………………………………...

J'ai appliqué le matériel appris dans un domaine spécifique situation de vie ………….

J'ai aimé (n'ai pas aimé) la leçon …………………………………

Depuis des temps immémoriaux, l'humanité a utilisé divers mécanismes conçus pour faciliter travail physique. L’un d’eux est l’effet de levier. Qu'imagine-t-il...

Condition d’équilibre du levier. Règle des moments. Mécanismes simples. Problèmes et solutions

De Masterweb

Depuis des temps immémoriaux, l'humanité utilise divers mécanismes conçus pour faciliter le travail physique. L’un d’eux est l’effet de levier. Qu'est-ce que c'est, quelle est l'idée de son utilisation, et aussi quelle est la condition d'équilibre du levier, cet article est consacré à l'examen de toutes ces questions.

Quand l’humanité a-t-elle commencé à appliquer le principe de l’effet de levier ?

Il est difficile de répondre précisément à cette question, car des mécanismes simples étaient déjà connus des anciens Égyptiens et Mésopotamiens dès 3000 avant JC.

L'un de ces mécanismes est ce qu'on appelle le levier de grue. C'était une longue perche placée sur un support. Ce dernier a été installé plus près d’une extrémité du poteau. Un récipient était attaché à l'extrémité, qui était la plus éloignée du point d'appui, et un contrepoids, par exemple une pierre, était placé sur l'autre. Le système a été réglé de telle manière qu'un récipient à moitié rempli entraînerait une position horizontale du poteau.

Le levier de la grue servait à élever l'eau d'un puits, d'une rivière ou d'une autre dépression jusqu'au niveau où se trouvait une personne. En appliquant une petite force à un navire, une personne l'abaisserait jusqu'à une source d'eau, le navire se remplirait de liquide, puis en appliquant une petite force à l'autre extrémité d'un poteau de contrepoids, ledit navire pourrait être soulevé.

La légende d'Archimède et du navire

Tout le monde connaît l'ancien philosophe grec de la ville de Syracuse, Archimède, qui dans ses œuvres a non seulement décrit le principe de fonctionnement de mécanismes simples (levier, planche inclinée), mais a également donné les formules mathématiques correspondantes. Sa phrase reste célèbre à ce jour :

Donnez-moi un pied et je ferai bouger ce monde !

Comme vous le savez, personne ne lui a apporté un tel soutien et la Terre est restée à sa place. Cependant, ce qu'Archimède était réellement capable de déplacer, c'était le navire. Une des légendes de Plutarque (œuvre " Des vies parallèles") dit ce qui suit : Archimède, dans une lettre à son ami, le roi Hiéron de Syracuse, a déclaré qu'il pouvait à lui seul déplacer autant de poids qu'il le souhaitait, sous certaines conditions. Hiéron fut surpris par la déclaration du philosophe et lui demanda de démontrer de quoi il parlait. Archimède acquiesça. Un jour, le navire de Hiéron, qui se trouvait à quai, était chargé de personnes et de tonneaux remplis d'eau. Le philosophe, placé à une certaine distance du navire, fut capable de le soulever au-dessus du l'eau en tirant sur les cordes, en appliquant peu d'effort.

Composants du levier

Malgré le fait que nous parlons d'un mécanisme assez simple, il présente néanmoins une certaine structure. Physiquement, il se compose de deux parties principales : un poteau ou poutre et un support. Lors de l'examen des problèmes, le poteau est considéré comme un objet composé de deux (ou d'un) bras. L'épaule est la partie du poteau qui est relative au support d'un côté. La longueur du bras joue un rôle majeur dans le principe de fonctionnement du mécanisme considéré.

Lorsque l’on considère un levier en action, deux éléments supplémentaires apparaissent : la force appliquée et la force opposée à celle-ci. La première cherche à mettre en mouvement un objet qui crée une contre-force.

Condition d'équilibre du levier en physique

Après avoir pris connaissance de la structure de ce mécanisme, nous présentons une formule mathématique, à l'aide de laquelle nous pouvons dire lequel des bras de levier se déplacera et dans quelle direction ou, au contraire, l'ensemble du dispositif sera au repos. La formule ressemble à :

où F1 et F2 sont respectivement les forces d'action et de réaction, l1 et l2 sont les longueurs des bras auxquels ces forces sont appliquées.

Cette expression permet d'étudier les conditions d'équilibre d'un levier ayant un axe de rotation. Ainsi, si le bras l1 est plus grand que l2, alors une valeur de F1 plus petite sera nécessaire pour équilibrer la force F2. Au contraire, si l2 > l1, alors pour contrecarrer la force F2 il faudra appliquer une grande F1. Ces conclusions peuvent être obtenues en réécrivant l’expression ci-dessus sous la forme suivante :

Comme on peut le constater, les forces impliquées dans le processus de formation de l’équilibre sont inversement proportionnelles à la longueur des bras de levier.

Quels sont les gains et les pertes liés à l’utilisation de l’effet de levier ?

Une conclusion importante découle des formules ci-dessus : à l'aide d'un bras long et d'une faible force, vous pouvez déplacer des objets d'une masse énorme. C’est vrai, et beaucoup peuvent penser que l’utilisation de l’effet de levier permet de remporter le poste. Mais ce n'est pas vrai. Le travail est une quantité d’énergie qui ne peut être créée à partir de rien.

Analysons le fonctionnement d'un levier simple avec deux leviers l1 et l2. Supposons qu'une charge de poids P soit placée à l'extrémité du bras l2 (F2 = P). Une personne applique une force F1 à l’extrémité de l’autre bras et soulève cette charge à une hauteur h. Calculons maintenant le travail de chaque force et assimilons les résultats obtenus. On a:

La force F2 agissait le long d'une trajectoire verticale de longueur h, à son tour F1 agissait également le long de la verticale, mais était déjà appliquée à l'autre bras, dont l'extrémité se déplaçait d'une quantité inconnue x. Pour le trouver, vous devez substituer la formule de la connexion entre les forces et les bras de levier dans la dernière expression. En exprimant x, on a :

x = F2 * h / F1 = l1 * h / l2.

Cette égalité montre que si l1 > l2, alors F2 > F1 et x > h, c'est-à-dire en appliquant une petite force, vous pouvez soulever une charge avec un poids important, mais vous devrez déplacer le bras de levier correspondant (l1) une plus grande distance. Vice versa, si l1

Ainsi, le levier n'apporte pas de gain de travail ; il permet seulement de le redistribuer soit en faveur d'une force appliquée moindre, soit en faveur d'une plus grande amplitude de mouvement de l'objet. Dans le domaine de la physique en discussion, un principe philosophique général s'applique : tout gain est compensé par une perte.

Types de leviers

En fonction des points d'application de la force et de la position du support, on distingue les types suivants de ce mécanisme :

• Le premier type : le point d'appui se situe entre deux forces F1 et F2, donc la longueur des bras déterminera le bénéfice d'un tel levier. Un exemple est celui des ciseaux ordinaires.
• Deuxième sorte. Ici, la force contre laquelle le travail est effectué se situe entre le support et la force appliquée. Ce type de conception signifie qu'il y aura toujours un gain de puissance et une perte de déplacement et de vitesse. Un exemple en est la brouette de jardin.
• Troisième type. La dernière option qui reste à mettre en œuvre dans cette conception simple est la position de la force appliquée entre le support et la contre-force. Dans ce cas, il y a un gain en route, mais une perte en puissance. Un exemple serait une pince à épiler.

Le concept de moment de force

Tout problème de mécanique impliquant la notion d'axe ou de point de rotation est traité en utilisant la règle des moments de forces. Puisque le support du levier est aussi un axe (point) autour duquel le système tourne, le moment de force est également utilisé pour évaluer l'équilibre de ce mécanisme. On l'entend comme une quantité en physique égale au produit du levier et de la force agissante, c'est-à-dire :

Compte tenu de cette définition, la condition d’équilibre du levier peut être réécrite comme suit :

M1 = M2, où M1 = l1 * F1 et M2 = l2 * F2.

Le moment M est additivité, ce qui signifie que le moment de force total pour le système considéré peut être obtenu par l'addition habituelle de tous les moments Mi agissant sur lui. Cependant, leur signe doit être pris en compte (la force qui fait tourner le système dans le sens inverse des aiguilles d'une montre crée un moment positif +M, et vice versa). Cela dit, la règle des moments pour un levier en équilibre ressemblerait à ceci :

Le levier perd l'équilibre lorsque M1 ≠ M2.

Où est utilisé le principe de l’effet de levier ?

Quelques exemples d'utilisation de ce mécanisme simple, connu depuis l'Antiquité, ont déjà été donnés ci-dessus. Voici quelques exemples supplémentaires :

• Pince : un levier du 1er type, qui permet de créer des forces énormes du fait de la courte longueur des bras l2, où se trouvent les dents de l'outil.
• Ouvre-boîte et bouchon de bouteille : il s'agit d'un levier de 2ème classe, il donne donc toujours un gain dans l'effort appliqué.
• Canne à pêche : un levier du 3ème type, qui permet de déplacer l'extrémité de la canne à pêche avec flotteur, plomb et hameçon sur de grandes amplitudes. La perte de force se fait sentir lorsque le pêcheur a du mal à sortir le poisson de l'eau, même si son poids n'excède pas 0,5 kg.

L’homme lui-même, avec ses articulations, ses muscles, ses os et ses tendons, est un exemple frappant d’un système doté de nombreux leviers différents.

La solution du problème

Nous utilisons la condition d’équilibre du levier discutée dans l’article pour résoudre un problème simple. Il faut calculer la longueur approximative du bras de levier, en appliquant une force au bout de laquelle Archimède a pu soulever le navire, comme le décrit Plutarque.

Pour résoudre cela, nous introduisons les hypothèses suivantes : nous prenons en compte une trirème grecque d'un déplacement de 90 tonnes et supposons que le support du levier était à 1 mètre de son centre de masse. Puisque Archimède, selon la légende, aurait facilement pu soulever le navire, nous supposerons qu'il a appliqué pour cela une force égale à la moitié de son poids, soit environ 400 N (pour une masse de 82 kg). Alors, en appliquant la condition d’équilibre du levier, on obtient :

F1 * l1 = F2 * l2 => l1 = F2 * l2 / F1 = m * g * l2 / F1 = 90000 * 9,81 * 1/400 ≈ 2,2 km.

Même si vous augmentez la force appliquée au poids d'Archimède lui-même et rapprochez le support deux fois plus près, vous obtiendrez une longueur de bras d'environ 500 mètres, ce qui est également une valeur importante. Très probablement, la légende de Plutarque est une exagération pour démontrer l'efficacité du levier, et Archimède n'a pas réellement soulevé le navire au-dessus de l'eau.

Rue Kievyan, 16 0016 Arménie, Erevan +374 11 233 255

§ 35. MOMENT DE FORCE. CONDITIONS D'ÉQUILIBRE DU LEVIER

Un levier est le mécanisme le plus simple et non le plus ancien qu'une personne utilise. Des ciseaux, une pince coupante, une pelle, une porte, une rame, un volant et un pommeau de levier de vitesse dans une voiture fonctionnent tous sur le principe d'un levier. Déjà lors de la construction des pyramides égyptiennes, des pierres pesant dix tonnes étaient soulevées à l'aide de leviers.

Bras de levier. Règle de levier

Un levier est une tige qui peut tourner autour d'un axe fixe. Axe O, perpendiculaire au plan de la figure 35.2. Le bras droit d'un levier de longueur l 2 est sollicité par une force F 2 , et le bras gauche d'un levier de longueur l 1 est sollicité par une force F 1. Les longueurs des bras de levier l 1 et l 2 sont mesurées de l'axe de rotation O aux lignes de force correspondantes F 1 et F 2 .

Soit les forces F 1 et F 2 telles que le levier ne tourne pas. Les expériences montrent que dans ce cas la condition suivante est satisfaite :

F 1 ∙ l 1 = F 2 ∙ l 2 . (35.1)

Réécrivons cette égalité différemment :

F 1 /F 2 =l 2 /l 1. (35.2)

La signification de l'expression (35.2) est la suivante : combien de fois l'épaule l 2 est-elle plus longue que l'épaule l 1, le même nombre de fois l'amplitude de la force F 1 est supérieure à l'amplitude de la force F 2 Cette affirmation s'appelle la règle de l'effet de levier, et le rapport F 1 / F 2 est le gain de force.

Tandis que l'on gagne en force, on perd en distance, puisqu'il faut beaucoup baisser l'épaule droite pour relever légèrement l'extrémité gauche du bras de levier.

Mais les rames du bateau sont fixées dans les dames de nage de sorte qu'on tire le bras court du levier, en appliquant une force importante, mais on obtient un gain de vitesse au bout du bras long (Fig. 35.3).

Si les forces F 1 et F 2 sont égales en ampleur et en direction, alors le levier sera en équilibre à condition que l 1 = l 2, c'est-à-dire que l'axe de rotation soit au milieu. Bien entendu, dans ce cas, nous n’obtiendrons aucun gain de force. Le volant de la voiture est encore plus intéressant (Fig. 35.4).

Riz. 35.1. Outil

Riz. 35.2. Bras de levier

Riz. 35.3. Les rames vous donnent un boost de vitesse

Riz. 35.4. Combien de leviers voyez-vous sur cette photo ?

Moment de pouvoir. Condition d'équilibre du levier

Le bras de force l est la distance la plus courte entre l’axe de rotation et la ligne d’action de la force. Dans le cas (Fig. 35.5), lorsque la ligne d'action de la force F forme un angle aigu avec la clé, le bras de la force l est inférieur au bras l 2 dans le cas (Fig. 35.6), où le la force agit perpendiculairement à la clé.

Riz. 35.5. Tirer parti de moins

Le produit de la force F et de la longueur du bras l est appelé moment de force et est désigné par la lettre M :

M = F ∙ l. (35.3)

Le moment de force est mesuré en Nm. Dans le cas (Fig. 35.6), il est plus facile de faire tourner l'écrou, car le moment de force avec lequel on agit sur la clé est plus grand.

De la relation (35.1) il résulte que dans le cas où deux forces agissent sur le levier (Fig. 35.2), la condition d'absence de rotation du levier est que le couple de la force qui tente de le faire tourner dans le sens des aiguilles d'une montre (F 2 ∙ l 2) doit être égal au moment de force qui tente de faire tourner le levier dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (F 1 ∙ l 1).

Si plus de deux forces agissent sur un levier, la règle d'équilibre du levier ressemble à ceci : le levier ne tourne pas autour d'un axe fixe si la somme des moments de toutes les forces faisant tourner le corps dans le sens des aiguilles d'une montre est égale à la somme des moments de toutes les forces qui le font tourner dans le sens antihoraire.

Si les moments de forces sont équilibrés, le levier tourne dans le sens dans lequel le moment le plus important le fait tourner.

Exemple 35.1

Une charge de 200 g est suspendue au bras gauche d'un levier de 15 cm de long. A quelle distance de l'axe de rotation faut-il suspendre une charge de 150 g pour que le levier soit en équilibre ?

Riz. 35.6. L'épaule l est plus grande

Solution : Le moment de la première charge (Fig. 35.7) est égal à : M 1 = m 1 g ∙ l 1.

Moment de la deuxième charge : M 2 = m 2 g ∙ l 2.

D'après la règle d'équilibre du levier :

M 1 = M 2, ou m 1 ∙ l 1 = m 2 g ∙ l 2.

D'où : l 2 = .

Calculs : l 2 = = 20 cm.

Réponse : La longueur du bras droit du levier en position d'équilibre est de 20 cm.

Matériel : fil léger et assez résistant d'environ 15 cm de long, trombones, règle, fil.

Progrès. Placez une boucle de fil sur le fil. Approximativement au milieu du fil, serrez fermement la boucle. Ensuite, accrochez le fil à un fil (en attachant, par exemple, le fil d'une lampe de table). Équilibrez le fil en déplaçant la boucle.

Chargez le levier des deux côtés du centre avec des chaînes de différents nombres de trombones et atteignez l'équilibre (Fig. 35.8). Mesurez les longueurs des bras l 1 et l 2 avec une précision de 0,1 cm. Nous mesurerons la force en « trombones ». Enregistrez vos résultats dans un tableau.

Riz. 35.8. Étude d'équilibre de levier

Comparez les valeurs de A et B. Tirez une conclusion.

Intéressant à savoir.

*Problèmes de pesée précise.

Le levier est utilisé dans les balances et la précision de la pesée dépend de la précision avec laquelle la longueur des bras correspond.

Les balances analytiques modernes peuvent peser au dix millionième de gramme près, soit 0,1 microgramme (Fig. 35.9). De plus, il existe deux types de balances de ce type : certaines pour peser des charges légères, d'autres pour des charges lourdes. Vous pouvez voir le premier type dans une pharmacie, un atelier de bijouterie ou un laboratoire de chimie.

Les grandes balances peuvent peser des charges allant jusqu'à une tonne, mais elles restent très sensibles. Si vous montez sur un tel poids puis expirez l’air de vos poumons, celui-ci réagira.

Les ultramicrobalances mesurent la masse avec une précision de 5 ∙ 10 -11 g (cinq cent milliardièmes de gramme !)

Lors de la pesée sur des balances de précision, de nombreux problèmes surviennent :

a) Peu importe vos efforts, les bras du culbuteur ne sont toujours pas égaux.

b) Les écailles, bien que petites, diffèrent par leur masse.

c) À partir d'un certain seuil de précision, le poids commence à réagir à la force de l'air, qui est très faible pour des corps de tailles ordinaires.

d) En plaçant la balance sous vide, cet inconvénient peut être éliminé, mais lors de la pesée de très petites masses, les impacts des molécules d'air commencent à se faire sentir, qui ne peuvent être complètement pompées par aucune pompe.

Riz. 35.9. Balances analytiques modernes

Deux façons d’améliorer la précision des balances à bras inégaux.

1. Méthode de tarage. Retirer la charge à l'aide d'une substance en vrac telle que du sable. Ensuite, nous retirons le poids et pesons le sable. Évidemment, la masse des poids est égale à la masse réelle de la charge.

2. Autre méthode de pesée. Nous pesons la charge sur une balance située, par exemple, sur un bras de longueur l 1. Que la masse des poids, qui conduit à l'équilibrage de la balance, soit égale à m 2. Ensuite, nous pesons la même charge dans un autre bol, situé sur un bras de longueur l 2. Nous obtenons une masse de poids légèrement différente m 1. Mais dans les deux cas, la masse réelle de la charge est m. Dans les deux pesées, la condition suivante a été remplie : m ∙ l 1 =m 2 ∙ l 2 et m ∙ l 2 = m 1 ∙ l 1 . En résolvant le système de ces équations, on obtient : m = .

Sujet de recherche

35.1. Construisez une balance capable de peser un grain de sable et décrivez les problèmes que vous avez rencontrés en accomplissant cette tâche.

Résumons-le

Le bras de force l est la distance la plus courte entre l’axe de rotation et la ligne d’action de la force.

Le moment de force est le produit de la force par le bras : M = F ∙ l.

Le levier ne tourne pas si la somme des moments des forces qui font tourner le corps dans le sens des aiguilles d'une montre est égale à la somme des moments de toutes les forces qui le font tourner dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.

Exercice 35

1. Dans quel cas l’effet de levier donne-t-il un gain de force ?

2. Dans quel cas est-il plus facile de serrer l'écrou : fig. 35,5 ou 35,6 ?

3. Pourquoi la poignée de porte est-elle la plus éloignée de l’axe de rotation ?

4. Pourquoi peut-on soulever une charge plus importante avec un bras plié au niveau du coude qu'avec un bras tendu ?

5. Il est plus facile de tenir une longue tige horizontalement en la tenant par le milieu plutôt que par l'extrémité. Pourquoi?

6. En appliquant une force de 5 N sur un bras de levier de 80 cm de long, on veut équilibrer la force de 20 N. Quelle doit être la longueur du deuxième bras ?

7. Supposons que les forces (Fig. 35.4) soient de même ampleur. Pourquoi ne s'équilibrent-ils pas ?

8. Un objet peut-il être équilibré sur une balance de telle sorte qu'au fil du temps, l'équilibre soit perturbé de lui-même, sans influences extérieures ?

9. Il y a 9 pièces, dont une contrefaite. Elle est plus lourde que les autres. Suggérer une procédure permettant de détecter sans ambiguïté une pièce contrefaite en un nombre minimum de pesées. Il n'y a pas de poids pour peser.

10. Pourquoi une charge dont la masse est inférieure au seuil de sensibilité des balances ne perturbe-t-elle pas leur équilibre ?

11. Pourquoi le pesage de précision est-il effectué sous vide ?

12. Dans quel cas la précision de la pesée sur une balance à levier ne dépendra-t-elle pas de l'action de la force d'Archimède ?

13. Comment est déterminée la longueur du bras de levier ?

14. Comment le moment de force est-il calculé ?

15. Formuler les règles d'équilibre du levier.

16. Quel est le gain de pouvoir en cas de levier ?

17. Pourquoi le rameur saisit-il le bras court du levier ?

18. Combien de leviers peut-on voir sur la Fig. 35,4 ?

19. Quelles balances sont dites analytiques ?

20. Expliquez la signification de la formule (35.2).

3 histoire des sciences. L'histoire est arrivée jusqu'à nos jours sur la façon dont le roi de Syracuse Hiéron a ordonné la construction d'un grand navire à trois ponts - une trirème (Fig. 35.10). Mais lorsque le navire fut prêt, il s'avéra qu'il ne pouvait pas être déplacé même avec les efforts de tous les habitants de l'île. Archimède a mis au point un mécanisme composé de leviers et a permis à une seule personne de lancer le navire. L'historien romain Vitruve a parlé de cet événement.

Savez-vous ce qu'est un bloc ? Il s'agit d'un objet rond doté d'un crochet qui est utilisé pour soulever des charges en hauteur sur les chantiers de construction.

Est-ce que ça ressemble à un levier ? À peine. Cependant, le bloc est aussi un mécanisme simple. De plus, on peut parler de l'applicabilité de la loi d'équilibre du levier au bloc. Comment est-ce possible? Voyons cela.

Application de la loi de l'équilibre

Le bloc est un dispositif constitué d'une roue avec une rainure à travers laquelle passe un câble, une corde ou une chaîne, ainsi que d'un clip avec un crochet fixé à l'axe de la roue. Le bloc peut être fixe ou mobile. Un bloc fixe a un axe fixe et ne bouge pas lors du levage ou de l'abaissement d'une charge. Un bloc stationnaire permet de changer la direction de la force. En jetant une corde sur un tel bloc, suspendu en haut, on peut soulever la charge vers le haut, tout en étant soi-même en bas. Cependant, utiliser un bloc fixe ne nous apporte aucun gain en force. On peut imaginer un bloc en forme de levier tournant autour d'un support fixe - l'axe du bloc. Ensuite, le rayon du bloc sera égal aux bras appliqués des deux côtés des forces - la force de traction de notre corde avec une charge d'un côté et la force gravitationnelle de la charge de l'autre. Les épaules seront égales, donc il n’y aura aucun gain de force.

La situation est différente avec un bloc en mouvement. Le bloc mobile se déplace avec la charge, comme s'il reposait sur une corde. Dans ce cas, le point d'appui à chaque instant sera au point de contact du bloc avec la corde d'un côté, l'impact de la charge sera appliqué au centre du bloc, où il est attaché à l'axe , et la force de traction sera appliquée au point de contact avec la corde de l'autre côté du bloc. C'est-à-dire que l'épaule du poids corporel sera le rayon du bloc, et l'épaule de la force de notre poussée sera le diamètre. Le diamètre, comme on le sait, est le double du rayon; en conséquence, les bras diffèrent en longueur de deux fois et le gain de résistance obtenu à l'aide d'un bloc mobile est égal à deux. En pratique, on utilise une combinaison d'un bloc fixe et d'un bloc mobile. Un bloc fixe fixé en haut n’apporte aucun gain de résistance, mais il permet de soulever la charge en se tenant en dessous. Et le bloc mobile, se déplaçant avec la charge, double la force appliquée, aidant ainsi à soulever de grosses charges à une hauteur.

La règle d'or de la mécanique

La question se pose : les appareils utilisés apportent-ils des avantages en fonctionnement ? Le travail est le produit de la distance parcourue et de la force appliquée. Considérons un levier avec des bras dont la longueur des bras diffère d'un facteur deux. Ce levier nous donnera un gain de force deux fois plus important, cependant, un effet de levier deux fois plus important parcourra deux fois plus loin. Autrement dit, malgré le gain de force, le travail effectué sera le même. C'est l'égalité de travail lorsqu'on utilise des mécanismes simples : le nombre de fois qu'on gagne en force, le nombre de fois qu'on perd en distance. Cette règle est appelée la règle d'or de la mécanique, et cela s'applique à absolument tous les mécanismes simples. Par conséquent, des mécanismes simples facilitent le travail d’une personne, mais ne réduisent pas le travail qu’elle effectue. Ils aident simplement à traduire un type d'effort en un autre, plus pratique dans une situation particulière.

Établissement d'enseignement budgétaire municipal École secondaire Mikheykovskaya, district de Yartsevo, région de Smolensk Leçon sur le thème « Mécanismes simples. Application de la loi de l'équilibre d'un levier à un bloc" 7e année Compilé et dirigé par un professeur de physique de la catégorie la plus élevée Sergey Pavlovich Lavnyuzhenkov Année académique 2016 - 2017 Objectifs de la leçon (objectifs d'apprentissage prévus) : Personnel : développer la capacité de gérer son Activités éducatives; développer un intérêt pour la physique lors de l'analyse de phénomènes physiques ; formation de motivation en fixant des tâches cognitives ; développer la capacité de mener un dialogue sur la base de relations égales et de respect mutuel ; développement de l'indépendance dans l'acquisition de nouvelles connaissances et compétences pratiques ; développement de l'attention, de la mémoire, de la pensée logique et créative ; prise de conscience par les étudiants de leurs connaissances ; Méta-sujet : développement de la capacité à générer des idées ; développer la capacité de déterminer les buts et objectifs des activités ; mener une étude expérimentale selon le plan proposé ; formuler une conclusion basée sur les résultats de l'expérience ; développer des compétences en communication lors de l'organisation du travail; évaluer et analyser de manière indépendante vos propres activités du point de vue des résultats obtenus ; utiliser diverses sources pour obtenir des informations. Sujet : développer une idée de mécanismes simples ; développer la capacité de reconnaître les leviers, les blocs, les plans inclinés, les portes, les cales ; des mécanismes simples permettent-ils de gagner en force ? développer la capacité de planifier et de mener une expérience et de formuler une conclusion basée sur les résultats de l'expérience. Déroulement de la leçon N° p. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Activités de l'enseignant Activités de l'élève Notes Étape d'organisation Préparation de la leçon Étape de répétition et test de maîtrise de la matière abordée Travail avec des images, travail en binôme - histoire orale Selon au plan, test mutuel des connaissances Étape de mise à jour des connaissances, fixation d'objectifs Étape d'activité organisationnelle : assistance et contrôle du travail des étudiants Fizminutka Étape d'activité organisationnelle : travaux pratiques, actualisation et fixation d'objectifs Étape de consolidation pratique des connaissances acquises : étape de résolution de problèmes de consolidation de la matière abordée Introduction de la notion de « mécanismes simples », travailler avec un manuel, établir un schéma Auto-évaluation Exercices physiques Assemblage de l'installation Introduction de la notion de « levier », fixation d'objectifs Introduction de la notion de « levier de force » Confirmation expérimentale de la règle d'équilibre du levier Auto-évaluation Résoudre des problèmes Tests par les pairs Répondre aux questions Étape de discussion des devoirs Écrire devoirs 10 Étape de réflexion : les élèves sont invités à mettre en évidence ce qui est nouveau, intéressant et difficile dans la leçon. Partager leurs impressions oralement et par écrit. Enseignant : Aujourd'hui dans la leçon, nous allons nous pencher sur le monde de la mécanique, nous apprendrons à comparer et analyser. Mais d’abord, accomplissons un certain nombre de tâches qui aideront à ouvrir plus grand la porte mystérieuse et à montrer toute la beauté d’une science telle que la mécanique. Il y a plusieurs images sur l'écran : Que font ces gens ? (travail mécanique) Les Egyptiens construisent une pyramide (levier) ; Un homme prend l'eau (à l'aide d'une porte) d'un puits ; Les gens font rouler un baril sur un navire (plan incliné) ; Un homme soulève une charge (bloc). Enseignant : Planifiez une histoire : 1. Quelles conditions sont nécessaires pour effectuer un travail mécanique ? 2. Le travail mécanique est ……………. 3. Symbole du travail mécanique 4. Formule de travail... 5. Quelle est l'unité de mesure du travail ? 6. Comment et d'après quel scientifique porte-t-il son nom ? 7. Dans quels cas le travail est-il positif, négatif ou nul ? Enseignant : Maintenant, regardons à nouveau ces images et prêtons attention à la façon dont ces personnes font le travail ? (les gens utilisent un long bâton, un treuil, un plan incliné, un bloc) Enseignant : Élèves : Mécanismes simples Enseignant : Exact ! Mécanismes simples. De quel sujet pensez-vous que nous allons parler dans la leçon ? Comment pouvez-vous appeler ces appareils en un mot ? parler aujourd'hui ? Étudiants : À propos de mécanismes simples. Enseignant : C’est exact. Le sujet de notre leçon sera les mécanismes simples (écrire le sujet de la leçon dans un cahier, une diapositive avec le sujet de la leçon) Fixons les objectifs de la leçon : Avec les enfants : étudier ce que sont les mécanismes simples ; considérer des types de mécanismes simples ; condition d’équilibre du levier. Enseignant : Les gars, à votre avis, à quoi servent les mécanismes simples ? Étudiants : Ils servent à réduire la force que nous appliquons, c'est-à-dire pour le transformer. Enseignant : Des mécanismes simples se retrouvent aussi bien dans la vie quotidienne que dans toutes les machines d'usine complexes, etc. Les gars, quels appareils électroménagers et appareils ont des mécanismes simples. Étudiants : Balance à levier, ciseaux, hachoir à viande, couteau, hache, scie, etc. Enseignant : Quel est le mécanisme simple d'une grue ? Étudiants : Levier (bôme), blocs. Enseignant : Aujourd'hui, nous allons examiner de plus près l'un des types de mécanismes simples. C'est sur la table. De quel genre de mécanisme s’agit-il ? Étudiants : C’est un levier. Nous accrochons des poids à l'un des bras du levier et, à l'aide d'autres poids, équilibrons le levier. Voyons ce qui se passe. On voit que les épaules des poids sont différentes les unes des autres. Faisons pivoter l'un des bras de levier. Que voit-on ? Étudiants : Après le balancement, le levier revient à sa position d'équilibre. Enseignant : Qu'est-ce qu'on appelle un levier ? Étudiants : Un levier est un corps rigide qui peut tourner autour d’un axe fixe. Enseignant : Quand le levier est-il en équilibre ? Étudiants : Option 1 : le même nombre de poids à la même distance de l'axe de rotation ; Option 2 : plus de charge – moins de distance par rapport à l'axe de rotation. Enseignant : Comment s'appelle cette dépendance en mathématiques ? Étudiants : Inversement proportionnel. Enseignant : Avec quelle force les poids agissent-ils sur le levier ? Étudiants : Le poids corporel dû à la gravité de la Terre. P = F lourd = F F  1 F 2 l 2 l 1 où F1 est le module de la première force ; F2 – module de la deuxième force ; l1 – épaule de la première force ; l2 – épaule de la deuxième force. Enseignant : Cette règle a été établie par Archimède au 3ème siècle avant JC. Tâche : À l'aide d'un pied-de-biche, un ouvrier soulève une caisse pesant 120 kg. Quelle force applique-t-il au plus grand bras du levier si la longueur de ce bras est de 1,2 m et le plus petit bras de 0,3 m. Quel sera le gain de force ? (Réponse : Le gain en force est de 4) Résoudre des problèmes (de manière indépendante avec vérification mutuelle ultérieure). 1. La première force est égale à 10 N, et l'épaule de cette force est de 100 cm. Quelle est la valeur de la deuxième force si son épaule est de 10 cm ? (Réponse : 100 N) 2. Un travailleur utilise un levier pour soulever une charge pesant 1 000 N, tout en appliquant une force de 500 N. Quel est le bras ayant la plus grande force si le bras ayant la moindre force mesure 100 cm ? (Réponse : 50 cm) En résumé. Quels mécanismes sont dits simples ? Quels types de mécanismes simples connaissez-vous ? Qu'est-ce qu'un levier ? Qu’est-ce que l’effet de levier ? Quelle est la règle d’équilibre du levier ? Quelle est l’importance des mécanismes simples dans la vie humaine ? D/z 1. Lisez le paragraphe. 2. Énumérez les mécanismes simples que vous trouvez à la maison et ceux qu'une personne utilise dans la vie de tous les jours, en les inscrivant dans le tableau : Mécanisme simple au quotidien, en technologie Type de mécanisme simple 3. De plus. Préparez un rapport sur un mécanisme simple utilisé dans la vie quotidienne et dans la technologie. Réflexion. Complétez les phrases : maintenant je sais ……………………………………………………….. J'ai réalisé que ……………………………………………… ………… ……………………… Je peux……………………………………………………………………. Je peux trouver (comparer, analyser, etc.) ……………………. J'ai complété de manière indépendante ………………………………... J'ai appliqué la matière étudiée dans une situation de vie spécifique …………. J'ai aimé (n'ai pas aimé) la leçon …………………………………