§ 03-i. Pravidlo vyváženia páky

Ešte pred naším letopočtom ľudia začali používať páky v stavebníctve. Napríklad na obrázku vidíte použitie páky na zdvíhanie závažia pri stavbe pyramíd v Egypte.

Páka nazývané tuhé teleso, ktoré sa môže otáčať okolo určitej osi. Páka nie je nevyhnutne dlhý a tenký predmet. Napríklad každé koleso je páka, pretože sa môže otáčať okolo osi.

Uveďme si dve definície. Línia pôsobenia sily nazvime priamku prechádzajúcu vektorom sily. Rameno sily nazvime najkratšiu vzdialenosť od osi páky k čiare pôsobenia sily. Z geometrie viete, že najkratšia vzdialenosť od bodu k priamke je vzdialenosť kolmá na priamku.

Poďme si tieto definície ilustrovať. Na obrázku vľavo páka je pedál. Jeho os otáčania prechádza bodom O. Na pedál pôsobia dve sily: F 1 – sila, ktorou noha tlačí na pedál, a F 2 – elastická sila napnutého lanka pripevneného k pedálu. Prechod cez vektor F 1 čiara pôsobenia sily (znázornená bodkovanou čiarou), a zostrojením kolmice k nej z tzv. O, dostaneme segment OA – rameno sily F 1

So silou F 2 je situácia jednoduchšia: línia jeho pôsobenia nemusí byť nakreslená, pretože jeho vektor je úspešnejší. Po vybudovaní z tak. O kolmo na čiaru pôsobenia sily F 2, dostaneme segment OB – rameno sily F 2 .

Pomocou páky môže malá sila vyvážiť veľkú silu.. Zvážte napríklad zdvihnutie vedra zo studne (pozri obrázok v § 5-b). Páka je dobre brána– poleno, na ktorom je pripevnená zakrivená rukoväť. Os otáčania brány prechádza cez guľatinu. Menšia sila je sila ruky človeka a väčšia sila je sila, ktorou sa reťaz ťahá dole.

Na pravej strane je schéma brány. Vidíte, že ramenom väčšej sily je segment O.B., a rameno menšej sily je segment O.A.. To je jasné OA > OB. Inými slovami, rameno s menšou silou je väčšie ako rameno s väčšou silou. Tento vzor platí nielen pre bránu, ale aj pre akúkoľvek inú páku.

Experimenty to ukazujú keď je páka v rovnováhe Rameno menšej sily je toľkokrát väčšie ako rameno väčšej sily, koľkokrát je väčšia sila väčšia ako menšia:

Pozrime sa teraz na druhý typ páky - bloky. Môžu byť pohyblivé alebo nepohyblivé (pozri obrázok).

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 mechanická práca 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, obojok, zariadenie naklonená rovina , 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 je 10 N a rameno tejto sily je 100 cm. Aká je hodnota druhej sily, ak je jej 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 tie, ktoré ľudia používajú Každodenný život, zapíšte ich do tabuľky: Jednoduchý mechanizmus v každodennom 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 konkrétnom životná situácia…………. Lekcia sa mi páčila (nepáčila sa mi) …………………………………

Páka je pevné teleso, ktoré sa môže otáčať okolo pevného bodu.

Pevný bod sa nazýva otočný bod.

Známym príkladom páky je hojdačka (obr. 25.1).

Kedy sa dvaja ľudia na hojdačke vyrovnajú? Začnime pozorovaniami. Samozrejme ste si všimli, že dvaja ľudia na hojdačke sa navzájom vyvažujú, ak majú približne rovnakú hmotnosť a sú približne v rovnakej vzdialenosti od otočného bodu (obr. 25.1, a).

Ryža. 25.1. Podmienka rovnováhy pri hojdačke: a - ľudia rovnakej hmotnosti sa navzájom vyvažujú, keď sedia v rovnakej vzdialenosti od otočného bodu; b - ľudia rôzne hmotnosti navzájom sa vyvážte, keď ťažší sedí bližšie k opore

Ak sú tieto dva veľmi rozdielne v hmotnosti, vyvažujú sa navzájom iba vtedy, ak ten ťažší sedí oveľa bližšie k otočnému bodu (obr. 25.1, b).

Prejdime teraz od pozorovaní k experimentom: nájdime experimentálne podmienky pre rovnováhu páky.

Dajme skúsenosti

Skúsenosti ukazujú, že bremená rovnakej hmotnosti vyvažujú páku, ak sú zavesené v rovnakých vzdialenostiach od otočného bodu (obr. 25.2, a).

Ak majú bremená rôzne hmotnosti, potom je páka v rovnováhe, keď je ťažšie bremeno toľkokrát bližšie k otočnému bodu, koľkokrát je jeho hmotnosť väčšia ako hmotnosť ľahkého bremena (obr. 25.2, b, c).

Ryža. 25.2. Experimenty na nájdenie rovnovážneho stavu páky

Rovnovážny stav páky. Vzdialenosť od otočného bodu k priamke, pozdĺž ktorej sila pôsobí, sa nazýva rameno tejto sily. Označme F 1 a F 2 sily pôsobiace na páku zo strany bremien (pozri diagramy na pravej strane obr. 25.2). Označme ramená týchto síl ako l 1 resp. l 2. Naše experimenty ukázali, že páka je v rovnováhe, ak sily F 1 a F 2 pôsobiace na páku majú tendenciu otáčať ju v opačných smeroch a moduly síl sú nepriamo úmerné ramenám týchto síl:

F1/F2 = 12/11.

Tento stav rovnováhy páky experimentálne stanovil Archimedes v 3. storočí pred Kristom. e.

Rovnovážny stav páky môžete študovať experimentálne v laboratórne práce № 11.

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

06.10.2018 05:00

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 prácu jednoduchá páka s dvomi ošetreniami 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

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.