Položka č.

Učiteľské aktivity

Aktivita študenta

Poznámky

Organizačná fáza

Príprava na lekciu

Etapa opakovania a skúšania zvládnutia preberanej látky

Práca s obrázkami, práca vo dvojici – ústne rozprávanie

Podľa plánu vzájomné testovanie vedomostí

Etapa aktualizácie vedomostí, stanovenie cieľov

Zavedenie konceptu „jednoduchých mechanizmov“, podľa

Organizačná a činnosťová etapa: pomoc a kontrola práce žiakov

Práca s učebnicou, zostavenie schémy

Sebavedomie

Fizminutka

Fyzické cvičenie

Fáza organizácie a činnosti: praktická práca, aktualizácia a stanovenie cieľov

Montážna zostava

Zavedenie pojmu „pákový efekt“, stanovenie cieľov

Zavedenie pojmu „sila v ramenách“

Experimentálne potvrdenie pravidla rovnováhy páky

Sebavedomie

Etapa praktického upevňovania získaných vedomostí: riešenie problémov

Riešiť problémy

Peer review

Fáza konsolidácie pokrytého materiálu

Odpovedať na otázky

učiteľ:

Dnes sa v lekcii pozrieme do sveta mechaniky, naučíme sa porovnávať a analyzovať. Najprv však dokončite niekoľko úloh, ktoré pomôžu otvoriť tajomné dvere širšie a ukázať všetku krásu takej vedy, ako je mechanika.

Na obrazovke je niekoľko obrázkov:

Egypťania stavajú pyramídu (páku);

Muž dvíha vodu (pomocou brány) zo studne;

Ľudia valí sud na loď (naklonená rovina);

Muž dvíha bremeno (kváder).

učiteľ: Čo títo ľudia robia? (mechanická práca)

Naplánujte si svoj príbeh:

1. Aké podmienky sú potrebné na vykonávanie mechanickej práce?

2. Mechanická práca je ……………….

3. Symbol mechanická práca

4. Pracovný vzorec...

5. Aká je merná jednotka pre prácu?

6. Ako a po ktorom vedcovi je pomenovaná?

7. V akých prípadoch je práca pozitívna, negatívna alebo nulová?

učiteľ:

Teraz sa znova pozrime na tieto obrázky a venujme pozornosť tomu, ako títo ľudia robia svoju prácu?

(ľudia používajú dlhú palicu, obojok, zariadenie naklonená rovina, blok)

učiteľ: Ako môžete tieto zariadenia nazvať jedným slovom?

študenti: Jednoduché mechanizmy

učiteľ: Správny! Jednoduché mechanizmy. Čo si myslíte, o akej téme sa dnes na hodine porozprávame?

študenti: O jednoduchých mechanizmoch.

učiteľ: Správny. Témou našej hodiny budú jednoduché mechanizmy (zápis témy hodiny do zošita, snímka s témou hodiny)

Stanovme si ciele lekcie:

Spolu s deťmi:

Zistite, aké sú jednoduché mechanizmy;

Zvážte typy jednoduchých mechanizmov;

Rovnovážny stav páky.

učiteľ: Chlapci, na čo sa podľa vás používajú jednoduché mechanizmy?

študenti: Používajú sa na zníženie sily, ktorú aplikujeme, t.j. premeniť ho.

učiteľ: Jednoduché mechanizmy sa nachádzajú v každodennom živote aj vo všetkých zložitých továrenských strojoch atď. Chlapci, ktoré domáce spotrebiče a zariadenia majú jednoduché mechanizmy.

Žiaci: B Pákové nástroje, nožnice, mlynček na mäso, nôž, sekera, píla atď.

učiteľ: Aký jednoduchý mechanizmus má žeriav?

študenti: Páka (výložník), bloky.

učiteľ: Dnes sa bližšie pozrieme na jeden z typov jednoduchých mechanizmov. To je na stole. Čo je to za mechanizmus?

Študenti: Toto je páka.

Na jedno z ramien páky zavesíme závažia a pomocou ďalších závaží páku vyvažujeme.

Pozrime sa, čo sa stalo. Vidíme, že ramená závaží sú od seba odlišné. Rozhýbeme jedno z ramien páky. čo vidíme?

študenti: Po kývaní sa páka vráti do rovnovážnej polohy.

učiteľ: Čo je páka?

študenti: Páka je pevné teleso, ktoré sa môže otáčať okolo pevnej osi.

učiteľ: Kedy je páka v rovnováhe?

študenti:

Možnosť 1: rovnaký počet závaží v rovnakej vzdialenosti od osi otáčania;

Možnosť 2: väčšie zaťaženie – menšia vzdialenosť od osi otáčania.

učiteľ: Ako sa tento vzťah nazýva v matematike?

študenti: Nepriamo úmerné.

učiteľ: Akou silou pôsobia závažia na páku?

študenti: Hmotnosť tela v dôsledku gravitácie Zeme. P=Fšnúra = F

učiteľ: Toto pravidlo zaviedol Archimedes v 3. storočí pred Kristom.

Úloha: Robotník pomocou páčidla zdvihne debnu s hmotnosťou 120 kg. Akou silou pôsobí na väčšie rameno páky, ak je dĺžka tohto ramena 1,2 m a menšie rameno je 0,3 m. Aký bude nárast sily? (Odpoveď: Príkon je 4)

Riešenie problémov (nezávisle s následným vzájomným overením).

1. Prvá sila sa rovná 10 N a rameno tejto sily je 100 cm Aká je hodnota druhej sily, ak má rameno 10 cm? (Odpoveď: 100 N)

2. Pracovník pomocou páky zdvíha bremeno s hmotnosťou 1000 N, pričom pôsobí silou 500 N. Aké je rameno väčšej sily, ak rameno menšej sily je 100 cm? (Odpoveď: 50 cm)

Zhrnutie.

Aké mechanizmy sa nazývajú jednoduché?

Aké typy jednoduchých mechanizmov poznáte?

Čo je páka?

Čo je pákový efekt?

Aké je pravidlo pre rovnováhu páky?

Aký význam majú jednoduché mechanizmy v živote človeka?

2. Uveďte jednoduché mechanizmy, ktoré nájdete doma a tie, ktoré ľudia používajú Každodenný život, zaznamenajte ich do tabuľky:

3. Dodatočne. Pripravte správu o jednom jednoduchom mechanizme používanom v každodennom živote a technológii.

Reflexia.

Dokonči vety:

Teraz už viem, …………………………………………………………..

Uvedomil som si…………………………………………………………………………………

Môžem…………………………………………………………………….

Dokážem nájsť (porovnať, analyzovať atď.) ………………………….

Sám som to urobil správne ………………………………………

Učenú látku som aplikoval v konkrétnom životná situácia ………….

Lekcia sa mi páčila (nepáčila sa mi) …………………………………

Od nepamäti ľudstvo používa rôzne mechanizmy, ktoré sú určené na uľahčenie fyzická práca. Jedným z nich je pákový efekt. Čo si predstavuje...

Rovnovážny stav páky. Pravidlo momentov. Jednoduché mechanizmy. Problémy a riešenia

Od spoločnosti Masterweb

Od nepamäti ľudstvo používa rôzne mechanizmy, ktoré sú určené na uľahčenie fyzickej práce. Jedným z nich je pákový efekt. Čo to je, aká je myšlienka jeho použitia a tiež aká je podmienka rovnováhy páky; tento článok je venovaný zváženiu všetkých týchto problémov.

Kedy ľudstvo začalo uplatňovať princíp pákového efektu?

Na túto otázku je ťažké presne odpovedať, keďže jednoduché mechanizmy poznali už starí Egypťania a Mezopotámčania už 3000 rokov pred Kristom.

Jedným z týchto mechanizmov je takzvaná žeriavová páka. Bola to dlhá tyč, ktorá bola umiestnená na podpere. Ten bol inštalovaný bližšie k jednému koncu stĺpa. Na koniec, ktorý bol ďalej od podperného bodu, sa priviazala nádoba a na druhý sa položilo nejaké protizávažie, napríklad kameň. Systém bol nastavený tak, že napoly naplnená nádoba by viedla k horizontálnej polohe tyče.

Žeriavová páka slúžila na zdvihnutie vody zo studne, rieky alebo inej priehlbiny na úroveň, kde sa nachádzal človek. Pôsobením malej sily na nádobu by ju človek spustil k zdroju vody, nádoba by sa naplnila kvapalinou a potom pôsobením malej sily na druhý koniec tyče s protizávažím by sa uvedená nádoba mohla zdvihnúť.

Legenda o Archimedesovi a lodi

Každý pozná starovekého gréckeho filozofa z mesta Syrakúzy, Archimedes, ktorý vo svojich dielach nielen opísal princíp fungovania jednoduchých mechanizmov (páka, naklonená doska), ale dal aj zodpovedajúce matematické vzorce. Jeho veta je dodnes známa:

Dajte mi oporu a ja pohnem týmto svetom!

Ako viete, nikto mu neposkytol takú podporu a Zem zostala na svojom mieste. Čím sa však Archimedes skutočne dokázal pohnúť, bola loď. Jedna z Plutarchových legiend (dielo " Paralelné životy") hovorí nasledovné: Archimedes v liste svojmu priateľovi, kráľovi Hieronovi zo Syrakúz, povedal, že za určitých podmienok sa môže sám pohybovať toľko, koľko chce. Hiero bol prekvapený filozofovým vyhlásením a požiadal ho, aby demonštrovať, o čom hovoril. Archimedes súhlasil. Jedného dňa bola Hierova loď, ktorá bola v doku, naložená ľuďmi a sudmi naplnenými vodou. Filozof, ktorý sa nachádzal v určitej vzdialenosti od lode, ju dokázal zdvihnúť nad vodou ťahaním lán, vynaložením malého úsilia.

Pákové komponenty

Napriek tomu, že hovoríme o celkom jednoduchom mechanizme, stále má určitú štruktúru. Fyzicky sa skladá z dvoch hlavných častí: stĺp alebo nosník a podpera. Pri zvažovaní problémov sa stožiar považuje za objekt pozostávajúci z dvoch (alebo jedného) ramien. Rameno je časť palice, ktorá je vzhľadom na podperu na jednej strane. Dĺžka ramena hrá hlavnú úlohu v princípe fungovania uvažovaného mechanizmu.

Pri posudzovaní páky v akcii vznikajú dva ďalšie prvky: aplikovaná sila a protisila k nej. Prvý sa snaží uviesť do pohybu objekt, ktorý vytvára protisila.

Rovnovážny stav páky vo fyzike

Po oboznámení sa so štruktúrou tohto mechanizmu uvádzame matematický vzorec, pomocou ktorého môžeme povedať, ktoré z ramien páky sa bude pohybovať a ktorým smerom, alebo naopak, celé zariadenie bude v pokoji. Vzorec vyzerá takto:

kde F1 a F2 sú akčné a reakčné sily, l1 a l2 sú dĺžky ramien, na ktoré tieto sily pôsobia.

Tento výraz nám umožňuje študovať rovnovážne podmienky páky s osou otáčania. Takže ak je rameno l1 väčšie ako l2, potom bude potrebná menšia hodnota F1 na vyrovnanie sily F2. Naopak, ak l2 > l1, potom na pôsobenie proti sile F2 bude potrebné použiť veľkú F1. Tieto závery možno získať prepísaním vyššie uvedeného výrazu do nasledujúcej formy:

Ako je možné vidieť, sily zapojené do procesu vytvárania rovnováhy sú nepriamo úmerné dĺžke ramien páky.

Aké sú zisky a straty pri použití pákového efektu?

Z vyššie uvedených vzorcov vyplýva dôležitý záver: pomocou dlhého ramena a nízkej sily môžete pohybovať predmetmi s obrovskou hmotnosťou. To je pravda a mnohí si môžu myslieť, že používanie pákového efektu vedie k získaniu zákazky. Ale to nie je pravda. Práca je množstvo energie, ktoré nemožno vytvoriť z ničoho.

Poďme analyzovať fungovanie jednoduchej páky s dvoma pákami l1 a l2. Na koniec ramena l2 nech sa umiestni bremeno s hmotnosťou P (F2 = P). Osoba pôsobí silou F1 na koniec druhého ramena a zdvihne toto bremeno do výšky h. Teraz vypočítajme prácu každej sily a porovnajme získané výsledky. Dostaneme:

Sila F2 pôsobila pozdĺž zvislej dráhy dĺžky h, F1 zasa pôsobila aj pozdĺž vertikály, ale už bola aplikovaná na druhé rameno, ktorého koniec sa posunul o neznámu hodnotu x. Aby ste to našli, musíte do posledného výrazu dosadiť vzorec pre spojenie medzi silami a ramenami páky. Vyjadrením x máme:

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

Táto rovnosť ukazuje, že ak l1 > l2, potom F2 > F1 a x > h, teda pôsobením malej sily, môžete zdvihnúť bremeno s veľkou hmotnosťou, ale budete musieť pohnúť príslušným ramenom páky (l1) väčšiu vzdialenosť. Naopak, ak l1

Páka teda neposkytuje zisk v práci, umožňuje iba jej prerozdelenie buď v prospech menšej aplikovanej sily alebo v prospech väčšej amplitúdy pohybu objektu. V diskutovanej téme fyziky funguje všeobecný filozofický princíp: každý zisk je kompenzovaný nejakou stratou.

Typy pák

V závislosti od miest pôsobenia sily a polohy podpery sa rozlišujú tieto typy tohto mechanizmu:

• Prvý druh: otočný bod je medzi dvoma silami F1 a F2, takže dĺžka ramien bude určovať prínos takejto páky. Príkladom sú obyčajné nožnice.
• Druhý druh. Tu je sila, proti ktorej sa práca vykonáva, umiestnená medzi podperou a aplikovanou silou. Tento typ konštrukcie znamená, že vždy dôjde k zvýšeniu výkonu a strate v cestovaní a rýchlosti. Príkladom toho je záhradný fúrik.
• Tretí druh. Poslednou možnosťou, ktorá zostáva implementovať v tomto jednoduchom návrhu, je poloha aplikovanej sily medzi podperou a protisilou. V tomto prípade je na ceste zisk, ale strata moci. Príkladom môže byť pinzeta.

Pojem moment sily

Akýkoľvek problém v mechanike, ktorý zahŕňa koncepciu osi alebo bodu rotácie, sa rieši pomocou pravidla momentov síl. Keďže opora páky je zároveň osou (bodom), okolo ktorej sa systém otáča, moment sily sa využíva aj na posúdenie rovnováhy tohto mechanizmu. Vo fyzike sa chápe ako veličina rovnajúca sa súčinu páky a pôsobiacej sily, teda:

Vzhľadom na túto definíciu možno rovnovážny stav páky prepísať takto:

M1 = M2, kde M1 = 11 * F1 a M2 = l2 * F2.

Moment M je aditívny, čo znamená, že celkový moment sily pre uvažovaný systém možno získať obvyklým sčítaním všetkých momentov Mi, ktoré naň pôsobia. Treba však brať do úvahy ich znamienko (sila spôsobujúca otáčanie systému proti smeru hodinových ručičiek vytvára kladný moment +M a naopak). Takto by momentové pravidlo pre páku v rovnováhe vyzeralo takto:

Páka stratí rovnováhu, keď M1 ≠ M2.

Kde sa využíva princíp pákového efektu?

Niektoré príklady použitia tohto jednoduchého mechanizmu, známeho od staroveku, už boli uvedené vyššie. Tu je len niekoľko ďalších príkladov:

• Kliešte: páka 1. druhu, ktorá umožňuje vytvárať obrovské sily vďaka krátkej dĺžke ramien l2, kde sú umiestnené zuby nástroja.
• Otvárač na konzervy a uzávery fliaš: toto je páka 2. triedy, takže vynaložené úsilie vždy umocní.
• Rybársky prút: páka 3. druhu, ktorá umožňuje posúvať koniec udice s plavákom, závažím a háčikom cez veľké amplitúdy. Stratu sily pocíti, keď rybár ťažko vytiahne rybu z vody, aj keď jej hmotnosť nepresahuje 0,5 kg.

Samotný človek so svojimi kĺbmi, svalmi, kosťami a šľachami je názorným príkladom systému s mnohými rôznymi pákami.

Riešenie problému

Na vyriešenie jednoduchého problému používame podmienku rovnováhy páky diskutovanú v článku. Je potrebné vypočítať približnú dĺžku ramena páky, pôsobením sily na koniec ktorej dokázal Archimedes zdvihnúť loď, ako to opisuje Plutarch.

Aby sme to vyriešili, zavedieme nasledujúce predpoklady: berieme do úvahy grécku trirému s výtlakom 90 ton a predpokladáme, že podpera páky bola 1 meter od jej ťažiska. Keďže Archimedes bol podľa legendy ľahko schopný zdvihnúť loď, budeme predpokladať, že na to použil silu rovnajúcu sa polovici jeho hmotnosti, to znamená asi 400 N (pre hmotnosť 82 kg). Potom použitím rovnovážneho stavu páky získame:

F1 * l1 = F2 * l2 => l1 = F2 * l2 / F1 = m * g * l2 / F1 = 90 000 * 9,81 * 1/400 ≈ 2,2 km.

Aj keď zvýšite aplikovanú silu na váhu samotného Archimeda a podperu priblížite dvakrát tak blízko, získate dĺžku ramena okolo 500 metrov, čo je tiež veľká hodnota. S najväčšou pravdepodobnosťou je Plutarchova legenda prehnaná, aby demonštrovala účinnosť páky, a Archimedes v skutočnosti nezdvíhal loď nad vodu.

Kievyan Street, 16 0016 Arménsko, Jerevan +374 11 233 255

§ 35. MOMENT SILY. PODMIENKY ROVNOVÁHY PÁKY

Páka je najjednoduchší a nie najstarší mechanizmus, ktorý človek používa. Nožnice, rezačky drôtu, lopata, dvere, veslo, volant a hlavica radiacej páky v aute, to všetko funguje na princípe páky. Už pri stavbe egyptských pyramíd sa pomocou pák dvíhali kamene vážiace desať ton.

Rameno páky. Pravidlo pákového efektu

Páka je tyč, ktorá sa môže otáčať okolo pevnej osi. Os O, kolmá na rovinu na obrázku 35.2. Na pravé rameno páky dĺžky l 2 pôsobí sila F 2 a na ľavé rameno páky dĺžky l 1 sila F 1 Dĺžky ramien páky l 1 a l 2 sa merajú od osi otáčania O k príslušným siločiaram F 1 a F 2 .

Nech sú sily F 1 a F 2 také, aby sa páka neotáčala. Experimenty ukazujú, že v tomto prípade je splnená nasledujúca podmienka:

F 1 ∙ l 1 = F 2 ∙ l 2 . (35,1)

Prepíšme túto rovnosť inak:

F1/F2=12/11. (35,2)

Význam výrazu (35.2) je nasledovný: koľkokrát je rameno l 2 dlhšie ako rameno l 1, toľkokrát je veľkosť sily F 1 väčšia ako veľkosť sily F 2 Toto tvrdenie sa nazýva pravidlo finančnej páky a pomer F 1 / F 2 je nárast sily.

Zatiaľ čo naberáme na sile, strácame na vzdialenosti, pretože musíme veľmi znížiť pravé rameno, aby sme mierne zdvihli ľavý koniec ramena páky.

Ale veslá člna sú upevnené v zámkoch tak, že potiahneme krátke rameno páky značnou silou, ale na konci dlhého ramena dosiahneme zvýšenie rýchlosti (obr. 35.3).

Ak sú sily F 1 a F 2 rovnaké vo veľkosti a smere, potom bude páka v rovnováhe za predpokladu, že l 1 = l 2, to znamená, že os otáčania je v strede. Samozrejme, v tomto prípade nezískame žiadnu silu. Ešte zaujímavejší je volant auta (obr. 35.4).

Ryža. 35.1. Nástroj

Ryža. 35.2. Rameno páky

Ryža. 35.3. Vesla vám zvýšia rýchlosť

Ryža. 35.4. Koľko pák vidíte na tejto fotografii?

Moment sily. Rovnovážny stav páky

Rameno sily l je najkratšia vzdialenosť od osi otáčania k čiare pôsobenia sily. V prípade (obr. 35.5), keď čiara pôsobenia sily F zviera s kľúčom ostrý uhol, je rameno sily l menšie ako rameno l 2 v prípade (obr. 35.6), kde sila pôsobí kolmo na kľúč.

Ryža. 35.5. Pákový efekt l menej

Súčin sily F a dĺžky ramena l sa nazýva moment sily a označuje sa písmenom M:

M = F ∙ l. (35,3)

Moment sily sa meria v Nm. V puzdre (obr. 35.6) je jednoduchšie otáčať maticou, pretože moment sily, ktorou na kľúč pôsobíme, je väčší.

Zo vzťahu (35.1) vyplýva, že v prípade, keď na páku pôsobia dve sily (obr. 35.2), podmienkou neprítomnosti otáčania páky je, aby moment sily, ktorá sa ju snaží otočiť v smere hodinových ručičiek (F 2) ∙ l 2) by sa mal rovnať momentu sily, ktorý sa pokúša otočiť páku proti smeru hodinových ručičiek (F 1 ∙ l 1).

Ak na páku pôsobia viac ako dve sily, pravidlo pre rovnováhu páky znie takto: páka sa neotáča okolo pevnej osi, ak sa súčet momentov všetkých síl otáčajúcich teleso v smere hodinových ručičiek rovná súčtu momenty všetkých síl, ktoré ho otáčajú proti smeru hodinových ručičiek.

Ak sú momenty síl vyrovnané, páka sa otáča v smere, v ktorom ju otáča väčší moment.

Príklad 35.1

Na ľavom ramene páky dlhej 15 cm je zavesené bremeno s hmotnosťou 200 g. V akej vzdialenosti od osi otáčania musí byť zavesené bremeno s hmotnosťou 150 g, aby páka bola v rovnováhe?

Ryža. 35.6. Rameno l je väčšie

Riešenie: Moment prvého zaťaženia (obr. 35.7) sa rovná: M 1 = m 1 g ∙ l 1.

Moment druhého zaťaženia: M 2 = m 2 g ∙ l 2.

Podľa pravidla rovnováhy páky:

M 1 = M 2 alebo m 1 ∙ l 1 = m 2 g ∙ l 2.

Preto: l 2 = .

Výpočty: l 2 = = 20 cm.

Odpoveď: Dĺžka pravého ramena páky v rovnovážnej polohe je 20 cm.

Výbava: ľahký a pomerne pevný drôt cca 15 cm dlhý, sponky, pravítko, niť.

Pokrok. Na drôt položte slučku nite. Približne v strede drôtu pevne utiahnite slučku. Potom zaveste drôt na závit (pripevnite závit napríklad stolovej lampy). Vyvážte drôt pohybom slučky.

Zaťažte páku na oboch stranách stredu reťazami s rôznym počtom kancelárskych sponiek a dosiahnite rovnováhu (obr. 35.8). Dĺžky ramien l 1 a l 2 zmerajte s presnosťou na 0,1 cm, silu odmeriame v „sponkách“. Zaznamenajte svoje výsledky do tabuľky.

Ryža. 35.8. Štúdia rovnováhy páky

Porovnajte hodnoty A a B. Urobte záver.

Zaujímavé vedieť.

*Problémy s presným vážením.

Páka sa používa vo váhach a presnosť váženia závisí od toho, ako presne zodpovedá dĺžka ramien.

Moderné analytické váhy môžu vážiť s presnosťou na desaťmilióntinu gramu alebo 0,1 mikrogramu (obr. 35.9). Okrem toho existujú dva typy takýchto váh: niektoré na váženie ľahkých nákladov, iné - ťažké. Prvý typ môžete vidieť v lekárni, šperkárskej dielni či chemickom laboratóriu.

Veľké váhy môžu vážiť bremená až do tony, ale stále sú veľmi citlivé. Ak na takú váhu stúpite a následne vydýchnete vzduch z pľúc, zareaguje.

Ultramikrováhy merajú hmotnosť s presnosťou 5 ∙ 10 -11 g (päťsto miliárd gramov!)

Pri vážení na presných váhach vzniká veľa problémov:

a) Bez ohľadu na to, ako veľmi sa snažíte, ramená vahadla stále nie sú rovnaké.

b) Váhy, hoci sú malé, líšia sa hmotnosťou.

c) Od určitého prahu presnosti začne závažie reagovať na silu vzduchu, ktorá je pre telesá bežných veľkostí veľmi malá.

d) Pri umiestnení váhy do vákua sa dá táto nevýhoda eliminovať, no pri vážení veľmi malých hmôt začínajú byť citeľné nárazy molekúl vzduchu, ktoré nie je možné úplne odčerpať žiadnou pumpou.

Ryža. 35.9. Moderné analytické váhy

Dva spôsoby, ako zlepšiť presnosť váh s nerovnomerným ramenom.

1. Metóda tarovania. Odstránenie nákladu pomocou voľne loženého materiálu, ako je piesok. Potom závažie odstránime a piesok odvážime. Je zrejmé, že hmotnosť závaží sa rovná skutočnej hmotnosti nákladu.

2. Alternatívna metóda váženia. Bremeno vážime na váhe, ktorá je umiestnená napríklad na ramene dĺžky l 1. Hmotnosť závaží, ktorá vedie k vyváženiu váh, nech sa rovná m 2. Potom rovnaký náklad odvážime do ďalšej misky, ktorá je umiestnená na ramene dĺžky l 2. Dostaneme trochu inú hmotnosť závaží m 1. Ale v oboch prípadoch je skutočná hmotnosť nákladu m. Pri oboch váženiach bola splnená podmienka: m ∙ l 1 =m 2 ∙ l 2 a m ∙ l 2 = m 1 ∙ l 1 . Riešením sústavy týchto rovníc dostaneme: m = .

Téma na výskum

35.1. Zostavte váhu, ktorá dokáže odvážiť zrnko piesku a popíšte problémy, s ktorými ste sa stretli pri plnení tejto úlohy.

Poďme si to zhrnúť

Rameno sily l je najkratšia vzdialenosť od osi otáčania k čiare pôsobenia sily.

Moment sily je súčinom sily ramena: M = F ∙ l.

Páka sa neotáča, ak súčet momentov síl, ktoré otáčajú teleso v smere hodinových ručičiek, sa rovná súčtu momentov všetkých síl, ktoré ním otáčajú proti smeru hodinových ručičiek.

Cvičenie 35

1. V akom prípade pákový efekt zvyšuje silu?

2. V takom prípade je jednoduchšie dotiahnuť maticu: obr. 35,5 alebo 35,6?

3. Prečo je kľučka dverí najďalej od osi otáčania?

4. Prečo dokážete zdvihnúť väčšiu záťaž s rukou ohnutou v lakti ako s vystretou?

5. Je jednoduchšie držať dlhú tyč vodorovne tak, že ju budete držať za stred, ako za koniec. prečo?

6. Pôsobením sily 5 N na rameno páky dlhé 80 cm chceme vyrovnať silu 20 N. Aká by mala byť dĺžka druhého ramena?

7. Predpokladajme, že sily (obr. 35.4) sú rovnako veľké. Prečo sa nevyrovnajú?

8. Dá sa predmet vyvážiť v mierke tak, aby sa časom rovnováha narušila sama, bez vonkajších vplyvov?

9. Existuje 9 mincí, jedna z nich je falošná. Je ťažšia ako ostatné. Navrhnite postup, ktorým sa dá pri minimálnom počte vážení jednoznačne odhaliť falošná minca. Neexistujú žiadne závažia na váženie.

10. Prečo záťaž, ktorej hmotnosť je menšia ako prah citlivosti váh, nenaruší ich rovnováhu?

11. Prečo sa presné váženie vykonáva vo vákuu?

12. V akom prípade nebude presnosť váženia na pákovej váhe závisieť od pôsobenia Archimedovej sily?

13. Ako sa určuje dĺžka ramena páky?

14. Ako sa vypočíta moment sily?

15. Formulujte pravidlá pre rovnováhu páky.

16. Aký je zisk na moci v prípade pákového efektu?

17. Prečo veslár chytí krátke rameno páky?

18. Koľko pák je vidieť na obr. 35,4?

19. Ktoré váhy sa nazývajú analytické?

20. Vysvetlite význam vzorca (35.2).

3 dejiny vedy. Do našich čias sa dostala historka o tom, ako kráľ Syrakúz Hiero nariadil stavbu veľkej trojpodlažnej lode – triéra (obr. 35.10). No keď bola loď pripravená, ukázalo sa, že sa s ňou nedalo pohnúť ani pri úsilí všetkých obyvateľov ostrova. Archimedes prišiel s mechanizmom pozostávajúcim z pák a umožnil jednej osobe spustiť loď. O tejto udalosti hovoril rímsky historik Vitruvius.

Viete, čo je blok? Ide o okrúhlu vec s hákom, ktorá slúži na zdvíhanie bremien do výšok na stavbách.

Vyzerá to ako páka? Sotva. Blok je však tiež jednoduchý mechanizmus. Okrem toho môžeme hovoriť o použiteľnosti zákona rovnováhy páky na blok. Ako je to možné? Poďme na to.

Aplikácia zákona rovnováhy

Blok je zariadenie, ktoré pozostáva z kolesa s drážkou, cez ktorú prechádza lano, lano alebo reťaz, ako aj príchytky s hákom pripevnenej k osi kolesa. Blok môže byť pevný alebo pohyblivý. Pevný blok má pevnú os a pri zdvíhaní alebo spúšťaní bremena sa nepohybuje. Stacionárny blok pomáha meniť smer sily. Prehodením lana cez takýto blok, zavesený na vrchu, môžeme zdvihnúť bremeno nahor, zatiaľ čo my sme dole. Použitie pevného bloku nám však neprináša žiadnu silu. Blok si môžeme predstaviť v podobe páky otáčajúcej sa okolo pevnej podpery – osi bloku. Potom sa polomer bloku bude rovnať ramenám pôsobiacim na oboch stranách síl - ťažnej sile nášho lana so záťažou na jednej strane a gravitačnej sile záťaže na druhej strane. Ramená budú rovnaké, takže nedochádza k žiadnemu nárastu sily.

Iná situácia je pri pohyblivom bloku. Pohyblivý blok sa pohybuje spolu s nákladom, ako keby ležal na lane. V tomto prípade bude oporný bod v každom okamihu v bode kontaktu bloku s lanom na jednej strane, náraz bremena bude aplikovaný do stredu bloku, kde je pripevnený k osi. , a ťažná sila bude pôsobiť v mieste kontaktu s lanom na druhej strane bloku. To znamená, že rameno telesnej hmotnosti bude polomerom bloku a rameno sily nášho ťahu bude priemer. Priemer, ako je známe, je dvojnásobkom polomeru, ramená sa teda líšia v dĺžke dvakrát a prírastok sily získaný pomocou pohyblivého bloku sa rovná dvom. V praxi sa používa kombinácia pevného bloku a pohyblivého bloku. Pevný blok pripevnený navrchu neposkytuje žiadne zvýšenie sily, ale pomáha zdvihnúť náklad, keď stojíte dole. A pohyblivý blok, ktorý sa pohybuje spolu s nákladom, zdvojnásobuje aplikovanú silu, čo pomáha zdvihnúť veľké bremená do výšky.

Zlaté pravidlo mechaniky

Vzniká otázka: poskytujú použité zariadenia výhody v prevádzke? Práca je súčinom prejdenej vzdialenosti a vynaloženej sily. Zvážte páku s ramenami, ktoré sa v dĺžke ramena líšia o faktor dva. Táto páka nám poskytne dvojnásobný nárast sily, avšak dvakrát väčšia páka sa dostane dvakrát tak ďaleko. To znamená, že napriek získaniu sily bude vykonaná práca rovnaká. Toto je rovnosť práce pri použití jednoduchých mechanizmov: koľkokrát naberáme na sile, koľkokrát strácame na vzdialenosti. Toto pravidlo sa nazýva zlaté pravidlo mechaniky a vzťahuje sa na absolútne všetky jednoduché mechanizmy. Preto jednoduché mechanizmy uľahčujú prácu človeka, ale neznižujú prácu, ktorú robí. Jednoducho pomáhajú prekladať jeden typ úsilia na iný, pohodlnejší v konkrétnej situácii.

Mestská rozpočtová vzdelávacia inštitúcia Mikheykovskaya stredná škola, okres Yartsevo, región Smolensk Lekcia na tému „Jednoduché mechanizmy. Aplikácia zákona o rovnováhe páky na blok“ 7. ročník Zostavil a vedie učiteľ fyziky najvyššej kategórie Sergej Pavlovič Lavnyuzhenkov 2016 - 2017 akademický rok Ciele hodiny (plánované študijné výsledky): Osobné: rozvíjanie schopnosti riadiť sa vzdelávacie aktivity; rozvíjanie záujmu o fyziku pri analýze fyzikálnych javov; formovanie motivácie stanovením kognitívnych úloh; rozvíjanie schopnosti viesť dialóg na základe rovnocenných vzťahov a vzájomného rešpektu; rozvoj samostatnosti pri získavaní nových vedomostí a praktických zručností; rozvoj pozornosti, pamäte, logického a kreatívneho myslenia; informovanosť študentov o svojich vedomostiach; Metapredmet: rozvoj schopnosti vytvárať nápady; rozvíjať schopnosť určovať ciele a ciele činností; vykonať experimentálnu štúdiu podľa navrhovaného plánu; formulovať záver na základe výsledkov experimentu; rozvíjať komunikačné schopnosti pri organizovaní práce; samostatne hodnotiť a analyzovať svoje vlastné aktivity z pohľadu získaných výsledkov; na získanie informácií použiť rôzne zdroje. Predmet: rozvíjanie myšlienky jednoduchých mechanizmov; rozvíjanie schopnosti rozpoznať páky, bloky, naklonené roviny, brány, kliny; jednoduché mechanizmy poskytujú zvýšenie sily; rozvíjanie schopnosti plánovať a vykonávať experiment a formulovať záver na základe výsledkov experimentu. Priebeh vyučovacej hodiny č str 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Činnosti učiteľa Činnosti žiaka Poznámky Organizačná fáza Príprava na vyučovaciu hodinu Fáza opakovania a skúšania zvládnutia preberanej látky Práca s obrázkami, práca vo dvojici - ústny príbeh Podľa k plánu, vzájomné testovanie vedomostí Etapa aktualizácie vedomostí , stanovenie cieľov Etapa organizačnej činnosti: pomoc a kontrola práce žiakov Fizminutka Etapa organizačnej činnosti: praktická práca, aktualizácia a stanovenie cieľov Etapa praktického upevňovania získaných vedomostí: riešenie problémov Etapa konsolidácie preberaného učiva Zavedenie konceptu „jednoduchých mechanizmov“, práca s učebnicou, zostavenie schémy Sebahodnotenie Fyzické cvičenia Montáž inštalácie Zavedenie konceptu „páka“, stanovenie cieľov Zavedenie konceptu „ páka sily“ Experimentálne potvrdenie pravidla o rovnováhe páky Sebahodnotenie Vyriešte problémy Vrstovnícke testovanie Odpovedzte na otázky Fáza diskusie o domácej úlohe Zapíšte domáca úloha 10 Fáza reflexie: študenti sú vyzvaní, aby zdôraznili, čo je na hodine nové, zaujímavé a ťažké. Podeľte sa o svoje dojmy ústne a písomne. Učiteľ: Dnes na hodine nahliadneme do sveta mechaniky, naučíme sa porovnávať a analyzovať. Najprv však dokončite niekoľko úloh, ktoré pomôžu otvoriť tajomné dvere širšie a ukázať všetku krásu takej vedy, ako je mechanika. Na obrazovke je niekoľko obrázkov: Čo títo ľudia robia? (mechanická práca) Egypťania stavajú pyramídu (páku); Muž dvíha vodu (pomocou brány) zo studne; Ľudia valí sud na loď (naklonená rovina); Muž dvíha bremeno (kváder). Učiteľ: Naplánujte si príbeh: 1. Aké podmienky sú potrebné na vykonávanie mechanickej práce? 2. Mechanická práca je ………………. 3. Symbol mechanickej práce 4. Vzorec práce... 5. Aká je merná jednotka práce? 6. Ako a po ktorom vedcovi je pomenovaná? 7. V akých prípadoch je práca pozitívna, negatívna alebo nulová? Učiteľ: Teraz sa znova pozrime na tieto obrázky a venujme pozornosť tomu, ako títo ľudia robia prácu? (ľudia používajú dlhú palicu, navijak, zariadenie so sklonenou rovinou, blok) Učiteľ: Žiaci: Jednoduché mechanizmy Učiteľ: Správne! Jednoduché mechanizmy. Čo si myslíte, o akej téme sa budeme na lekcii baviť?Ako sa dajú tieto zariadenia nazvať jedným slovom? hovoriť dnes? Žiaci: O jednoduchých mechanizmoch. Učiteľ: Správne. Témou našej hodiny budú jednoduché mechanizmy (zápis témy hodiny do zošita, snímka s témou hodiny) Stanovme si ciele hodiny: Spolu s deťmi: naštudujte si, čo sú to jednoduché mechanizmy; zvážiť typy jednoduchých mechanizmov; stav rovnováhy páky. Učiteľ: Chlapci, na čo sa podľa vás používajú jednoduché mechanizmy? Žiaci: Používajú sa na zníženie sily, ktorou pôsobíme, t.j. premeniť ho. Učiteľ: Jednoduché mechanizmy sa nachádzajú v každodennom živote aj vo všetkých zložitých továrenských strojoch atď. Chlapci, ktoré domáce spotrebiče a zariadenia majú jednoduché mechanizmy. Žiaci: Pákové váhy, nožnice, mlynček na mäso, nôž, sekera, píla atď. Učiteľ: Aký jednoduchý mechanizmus má žeriav? Žiaci: Páka (bum), bloky. Učiteľ: Dnes sa bližšie pozrieme na jeden z typov jednoduchých mechanizmov. To je na stole. Čo je to za mechanizmus? Študenti: Toto je páka. Na jedno z ramien páky zavesíme závažia a pomocou ďalších závaží páku vyvažujeme. Pozrime sa, čo sa stalo. Vidíme, že ramená závaží sa od seba líšia. Rozhýbeme jedno z ramien páky. čo vidíme? Žiaci: Po kývaní sa páka vráti do rovnovážnej polohy. Učiteľ: Čo sa nazýva páka? Žiaci: Páka je pevné teleso, ktoré sa môže otáčať okolo pevnej osi. Učiteľ: Kedy je páka v rovnováhe? Žiaci: Možnosť 1: rovnaký počet závaží v rovnakej vzdialenosti od osi otáčania; Možnosť 2: väčšie zaťaženie – menšia vzdialenosť od osi otáčania. Učiteľ: Ako sa nazýva táto závislosť v matematike? Žiaci: Nepriamo úmerné. Učiteľ: Akou silou pôsobia závažia na páku? Žiaci: Telesná hmotnosť spôsobená gravitáciou Zeme. P = F ťažký = F F  1 F 2 l 2 l 1 kde F1 je modul prvej sily; F2 – modul druhej sily; l1 – rameno prvej sily; l2 – rameno druhej sily. Učiteľ: Toto pravidlo zaviedol Archimedes v 3. storočí pred Kristom. Úloha: Robotník pomocou páčidla zdvihne debnu s hmotnosťou 120 kg. Akou silou pôsobí na väčšie rameno páky, ak je dĺžka tohto ramena 1,2 m a menšie rameno je 0,3 m. Aký bude nárast sily? (Odpoveď: Prírastok sily je 4) Riešenie úloh (nezávisle s následným vzájomným overením). 1. Prvá sila sa rovná 10 N a rameno tejto sily je 100 cm Aká je hodnota druhej sily, ak má rameno 10 cm? (Odpoveď: 100 N) 2. Pracovník zdvihne pomocou páky bremeno s hmotnosťou 1000 N, pričom pôsobí silou 500 N. Aké je rameno väčšej sily, ak rameno menšej sily je 100 cm? (Odpoveď: 50 cm) Suma sumárum. Aké mechanizmy sa nazývajú jednoduché? Aké typy jednoduchých mechanizmov poznáte? Čo je páka? Čo je pákový efekt? Aké je pravidlo pre rovnováhu páky? Aký význam majú jednoduché mechanizmy v živote človeka? D/z 1. Prečítajte si odsek. 2. Uveďte jednoduché mechanizmy, ktoré nájdete doma a ktoré človek používa v bežnom živote, zaznamenajte ich do tabuľky: Jednoduchý mechanizmus v bežnom živote, v technike Typ jednoduchého mechanizmu 3. Dodatočne. Pripravte správu o jednom jednoduchom mechanizme používanom v každodennom živote a technológii. Reflexia. Doplňte vety: teraz viem ………………………………………………………….. Uvedomil som si, že ………………………………………………… ………… ……………………… Môžem……………………………………………………………………. Dokážem nájsť (porovnať, analyzovať atď.) …………………………. Samostatne som absolvoval ………………………………... preštudovanú látku som aplikoval v konkrétnej životnej situácii …………. Lekcia sa mi páčila (nepáčila sa mi) …………………………………