Pengungkit banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Akan lebih sulit bagi Anda untuk membuka keran air yang kencang jika tidak memiliki pegangan berukuran 3-5 cm, yang merupakan tuas kecil namun sangat efektif. Hal yang sama berlaku untuk kunci pas yang Anda gunakan untuk mengendurkan atau mengencangkan baut atau mur. Semakin panjang kunci pasnya, semakin mudah Anda melepaskan murnya, atau sebaliknya, semakin kencang Anda bisa mengencangkannya. Saat bekerja dengan baut dan mur yang sangat besar dan berat, misalnya saat memperbaiki berbagai mekanisme, mobil, peralatan mesin, gunakan kunci pas dengan pegangan hingga satu meter.
Contoh mencolok lainnya dari leverage Kehidupan sehari-hari- pintu paling biasa. Coba buka pintu dengan mendorongnya ke dekat engselnya. Pintunya akan menyerah dengan sangat keras. Namun semakin jauh letak titik penerapan gaya dari engsel pintu, maka akan semakin mudah bagi Anda untuk membuka pintu tersebut.
Tentu saja, tuas juga ada di mana-mana dalam teknologi. Contoh paling nyata adalah tuas perpindahan gigi pada mobil. Lengan pendek tuas adalah bagian yang Anda lihat di dalam kabin. Lengan tuas yang panjang tersembunyi di bawah bagian bawah mobil, dan kira-kira dua kali panjang lengan pendek. Saat Anda memindahkan tuas dari satu posisi ke posisi lain, lengan panjang di gearbox menggeser mekanisme terkait. Di sini Anda juga dapat melihat dengan jelas bagaimana panjang lengan tuas, jangkauan kayuhannya, dan gaya yang diperlukan untuk menggesernya berhubungan satu sama lain.
Pengungkit dapat ditemukan di lokasi konstruksi: ekskavator, derek, gerobak dorong, linggis.
Contoh tuas yang menambah kekuatan adalah gunting kertas, pemotong kawat, gunting pemotong logam, dan sekop.
Pengungkit berbagai jenis Banyak mesin yang memilikinya: gagang mesin jahit, pedal atau rem tangan sepeda, tuts piano - semua ini adalah contoh tuas. Skala juga merupakan contoh dari tuas.
Contoh pengungkit yang mengakibatkan hilangnya gaya adalah dayung. Hal ini diperlukan untuk mendapatkan jarak. Semakin panjang bagian dayung yang diturunkan ke dalam air, maka semakin besar radius putar dan kecepatan geraknya.
Dengan demikian, kita dapat melihat bahwa mekanisme pengungkit sangat luas baik dalam kehidupan kita sehari-hari maupun dalam berbagai mekanisme.
Kita berhak untuk mengatakan tanpa berlebihan bahwa setiap orang jauh lebih kuat dari dirinya sendiri, yaitu otot kita mengembangkan kekuatan yang jauh lebih besar daripada yang diwujudkan dalam tindakan kita.
Apakah alat seperti itu disarankan? Pada pandangan pertama, tampaknya tidak - kita melihat di sini hilangnya kekuatan, tidak dihargai oleh apa pun. Namun, marilah kita mengingat yang lama “ peraturan Emas» mekanika: apa yang hilang dalam kekuatan diperoleh dalam gerakan. Di sinilah terjadi peningkatan kecepatan: tangan kita bergerak 8 kali lebih cepat dibandingkan otot yang mengendalikannya. Metode perlekatan otot yang kita lihat pada hewan memberikan ketangkasan gerakan pada anggota badan, yang lebih penting dalam perjuangan untuk eksistensi daripada kekuatan. Kita akan menjadi makhluk yang sangat lambat jika lengan dan kaki kita tidak dirancang berdasarkan prinsip ini.
Pratinjau:
Sekolah hal.Penentu ketiga
Laporan
disiplin: "Fisika"
pada topik:" "
Lengkap:
siswa_7__ kelas
TolokonnikovVladimir
Diperiksa oleh: Oleynikov Nikolay
Viktorovich
__________________________
Pengungkit di alam, kehidupan sehari-hari dan teknologi
Tuas adalah salah satu jenis mekanisme yang paling umum dan sederhana di dunia, terdapat baik di alam maupun di dunia buatan yang diciptakan oleh manusia.
Tubuh manusia itu seperti tuas
Misalnya, kerangka dan sistem muskuloskeletal seseorang atau hewan terdiri dari puluhan dan ratusan tuas. Mari kita lihat sendi siku. Jari-jari dan humerus dihubungkan oleh tulang rawan, dan otot bisep dan trisep juga melekat padanya. Jadi kita mendapatkan mekanisme tuas yang paling sederhana.
Jika Anda memegang dumbel seberat 3 kg di tangan Anda, berapakah kekuatan yang dihasilkan otot Anda? Persimpangan tulang dan otot dibagi oleh tulang dengan perbandingan 1 banding 8, oleh karena itu, otot mengembangkan gaya sebesar 24 kg! Ternyata kita lebih kuat dari diri kita sendiri. Tetapi sistem tuas kerangka kita tidak memungkinkan kita menggunakan kekuatan kita sepenuhnya.
Contoh yang jelas lebih dari itu aplikasi berhasil Manfaat leverage pada sistem muskuloskeletal tubuh adalah membalikkan lutut belakang pada banyak hewan (semua jenis kucing, kuda, dll).
Tulang mereka lebih panjang dari kita, dan struktur khusus kaki belakang mereka memungkinkan mereka menggunakan kekuatan otot mereka dengan lebih efisien. Ya, tidak diragukan lagi, otot mereka jauh lebih kuat daripada otot kita, tetapi berat badan mereka jauh lebih besar.
Rata-rata kuda memiliki berat sekitar 450 kg, dan dapat dengan mudah melompat hingga ketinggian sekitar dua meter. Anda dan saya, untuk melakukan lompatan seperti itu, harus menguasai olahraga lompat tinggi, meskipun berat kita 8-9 kali lebih ringan dari kuda.
Karena kita ingat tentang lompat tinggi, mari kita pertimbangkan opsi penggunaan tuas yang ditemukan oleh manusia. Kubah tinggi
contoh yang sangat jelas.Menggunakan tuas yang panjangnya kurang lebih tiga meter (tiang untuk lompat tinggi panjangnya sekitar lima meter, oleh karena itu panjang lengan tuas yang dimulai dari tikungan tiang pada saat lompat adalah sekitar tiga meter) dan benar penerapan kekuatan, atlet melonjak ke ketinggian yang memusingkan hingga enam meter.
Tuas dalam kehidupan sehari-hari
Pengungkit juga umum ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Akan lebih sulit bagi Anda untuk membuka keran air yang kencang jika tidak memiliki pegangan berukuran 3-5 cm, yang merupakan tuas kecil namun sangat efektif.
Hal yang sama berlaku untuk kunci pas yang Anda gunakan untuk mengendurkan atau mengencangkan baut atau mur. Semakin panjang kunci pasnya, semakin mudah Anda melepaskan murnya, atau sebaliknya, semakin kencang Anda bisa mengencangkannya.
Saat bekerja dengan baut dan mur yang sangat besar dan berat, misalnya saat memperbaiki berbagai mekanisme, mobil, peralatan mesin, gunakan kunci pas dengan pegangan hingga satu meter.
Contoh mencolok lainnya dari tuas dalam kehidupan sehari-hari adalah pintu yang paling biasa. Coba buka pintu dengan mendorongnya ke dekat engselnya. Pintunya akan menyerah dengan sangat keras. Namun semakin jauh letak titik penerapan gaya dari engsel pintu, maka akan semakin mudah bagi Anda untuk membuka pintu tersebut.
Pengungkit dalam teknologi
Tentu saja, tuas juga ada di mana-mana dalam teknologi.
Contoh paling nyatatuas pemindah gigi pada mobil. Lengan pendek tuas adalah bagian yang Anda lihat di dalam kabin.Lengan tuas yang panjang tersembunyi di bawah bagian bawah mobil, dan kira-kira dua kali panjang lengan pendek. Saat Anda memindahkan tuas dari satu posisi ke posisi lain, lengan panjang di gearbox menggeser mekanisme terkait.
Di sini Anda juga dapat melihat dengan jelas bagaimana panjang lengan tuas, jangkauan kayuhannya, dan gaya yang diperlukan untuk menggesernya berhubungan satu sama lain.
Misalnya pada mobil sport, untuk perpindahan gigi lebih cepat, tuas biasanya dipasang pendek, dan jangkauan geraknya juga pendek.
Namun, dalam hal ini pengemudi perlu berusaha lebih keras untuk mengganti gigi. Sebaliknya pada kendaraan berat yang mekanismenya lebih berat, tuasnya dibuat lebih panjang, dan jangkauan geraknya juga lebih panjang dibandingkan pada mobil penumpang.
Dengan demikian, kita dapat yakin bahwa mekanisme pengungkit sangat luas baik di alam maupun dalam kehidupan kita sehari-hari, serta dalam berbagai mekanisme.
Sejak zaman kuno, mekanisme sederhana sering digunakan dalam kombinasi, dalam berbagai kombinasi.
Mekanisme gabungan terdiri dari dua atau lebih mekanisme sederhana. Itu tidak wajib perangkat yang kompleks; banyak mekanisme yang cukup sederhana juga dapat dianggap digabungkan.
Ada banyak jenis mekanisme sederhana. Ini adalah tuas, balok, baji, bidang miring dan banyak lainnya.
Dalam fisika, mekanisme sederhana adalah perangkat yang digunakan untuk mengubah gaya.
Penggunaan mekanisme sederhana sangat umum baik dalam produksi maupun kehidupan sehari-hari.
Misalnya pada penggiling daging terdapat gate (pegangan), sekrup (mendorong daging), dan baji (pisau pemotong).
Bidang miring yang membantu menggelindingkan atau menyeret benda berat ke atas juga merupakan mekanisme yang sederhana
panah jam tangan diputar oleh sistem roda gigi dengan diameter berbeda yang saling bertautan. Salah satu mekanisme gabungan sederhana yang paling terkenal adalah dongkrak. Dongkrak merupakan kombinasi sekrup dan gerbang.
Paling sering, mekanisme sederhana digunakan untuk mendapatkan kekuatan, yaitu meningkatkan kekuatan yang bekerja pada tubuh beberapa kali.
Tuas dalam fisika adalah mekanisme sederhana
Dalam fisika, tuas adalah benda kaku yang mampu berputar mengelilingi penyangga tetap.
Linggis, papan dan benda serupa dapat digunakan sebagai tuas.
Ada dua jenis tuas. Untuk tuas jenis pertama, titik tumpu O terletak di antara garis kerja gaya yang diterapkan. Untuk tuas kelas dua, titik tumpu terletak di salah satu sisinya. Artinya, jika kita mencoba memindahkan benda berat dengan linggis, maka tuas jenis pertama adalah situasi ketika kita meletakkan balok di bawah linggis, menekan ujung bebas linggis. Dalam hal ini, dukungan tetap kita akan berupa sebuah balok, dan gaya yang diterapkan terletak di kedua sisinya. Dan pengungkit jenis kedua adalah ketika kita meletakkan ujung linggis di bawah beban, menarik linggis ke atas, sehingga berusaha membalikkan benda tersebut. Di sini titik tumpu O terletak pada titik di mana linggis bertumpu pada tanah, dan gaya yang diterapkan terletak pada salah satu sisi titik tumpu.
Menggunakan leverage memungkinkan Anda memperoleh kekuatan. Jadi, misalnya pekerja pada gambar kiri, yang menerapkan gaya 400 N pada tuas, akan mampu mengangkat beban seberat 800 N. Membagi 800 N dengan 400 N, kita memperoleh penguatan gaya sebesar 2 .
Hukum keseimbangan gaya pada tuas
Dengan menggunakan tuas, kita dapat memperoleh kekuatan dan mengangkat benda yang tidak dapat diangkat dengan tangan kosong muatan. Jarak dari titik tumpu ke titik penerapan gaya disebut bahu gaya. Selain itu, Anda dapat menghitung keseimbangan gaya pada tuas dengan menggunakan rumus berikut:
F 1 / F 2 = aku 2 / aku 1,
dimana F 1, F 2 adalah gaya yang bekerja pada tuas,
dan l 2, l 1 adalah bahu gaya-gaya ini. (Pada gambar di atas, OB dan OA adalah lengan tuas)
Hukum ini ditetapkan oleh Archimedes pada abad ketiga SM. Oleh karena itu, gaya yang lebih kecil dapat menyeimbangkan gaya yang lebih besar. Untuk melakukan ini, bahu dengan gaya yang lebih kecil harus lebih besar daripada bahu dengan gaya yang lebih besar. Dan penguatan gaya yang diperoleh dengan menggunakan tuas ditentukan oleh rasio lengan gaya yang diterapkan.
Saat ini, leverage ditemukan aplikasi yang luas baik dalam produksi (misalnya crane, gearbox di dalam mobil) maupun dalam kehidupan sehari-hari (gunting, pemotong kawat, timbangan, kunci pas, dll).
Memblokir- ini adalah roda dengan alur di sekelilingnya untuk tali atau rantai, yang sumbunya dipasang secara kaku pada balok dinding atau langit-langit. Alat pengangkat biasanya menggunakan bukan hanya satu, melainkan beberapa blok. Sistem balok dan kabel yang dirancang untuk meningkatkan kapasitas beban disebut chain hoist.
Gerbang- eh kemudian dua buah roda disambung menjadi satu dan berputar pada sumbu yang sama, misalnya gerbang sumur yang ada pegangannya.
Kerekan- desain yang terdiri dari dua gerbang dengan roda gigi perantara pada mekanisme penggerak.
Bidang miring digunakan untuk memindahkan benda berat ke tingkat yang lebih tinggi tanpa langsung mengangkatnya.
Perangkat tersebut termasuk jalur landai, eskalator, tangga konvensional, dan konveyor.
Baji- salah satu jenis mekanisme sederhana yang disebut "bidang miring". Baji terdiri dari dua bidang miring yang alasnya bersentuhan. Ini digunakan untuk memperoleh kekuatan, yaitu dengan bantuan kekuatan yang lebih kecil untuk melawan kekuatan yang lebih besar.
Saat memotong kayu, untuk mempermudah pekerjaan, masukkan potongan logam ke dalam celah batang kayu dan pukul dengan gagang kapak.
Baut- bidang miring yang melingkari suatu sumbu. Ulir sekrup adalah bidang miring yang berulang kali dililitkan pada silinder. Perolehan gaya ideal yang diberikan oleh sebuah baji sama dengan perbandingan panjang dan tebal ujung tumpulnya. Keuntungan sebenarnya dari sebuah irisan sulit untuk ditentukan.
Karena gesekannya yang tinggi, efisiensinya sangat rendah sehingga perolehan ideal tidak terlalu menjadi masalah. Tergantung arah kenaikannya bidang miring ulir sekrup bisa kiri atau kanan.
Contoh perangkat sederhana dengan ulir sekrup - dongkrak, baut dengan mur, mikrometer, wakil.
Tuas adalah batang sempit yang dapat berputar pada satu titik yang disebut titik tumpu. Dengan menempatkan benda bergerak, yang disebut beban, pada salah satu ujung batang dan memberikan gaya pada ujung yang lain, seseorang dapat menggerakkan benda tersebut dengan usaha yang jauh lebih kecil dibandingkan jika ia mengangkat dan membawanya dengan tangan.
Sebuah tuas bekerja berdasarkan rumus sederhana: gaya dikalikan dengan lengannya (jarak terpendek antara titik tumpu dan garis lurus di mana gaya bekerja) sama dengan hasil kali beban pada lengannya. Semakin panjang lengan gaya, semakin besar pertambahannya dan semakin mudah untuk memindahkan beban. Harga manfaat ini adalah sebagai berikut: semakin panjang lengan gaya, semakin kecil jarak perpindahan beban.
Seperti ditunjukkan dalam ilustrasi di bawah, semua tuas dapat dibagi menjadi tiga kelas, dibedakan berdasarkan posisi relatif gaya, beban, dan titik tumpu.
Tuas kelas dua
Tuas kelas dua mempunyai titik tumpu di salah satu ujung, gaya di ujung yang lain, dan beban (W) di antara keduanya, seperti ditunjukkan pada diagram merah muda di sebelah kanan. Gerobak dorong, pembuka botol, stapler, dan pelubang kertas merupakan tuas kelas dua yang selalu meningkatkan gaya yang diberikan.
Tuas kelas tiga.
Dengan tuas kelas tiga, gaya diterapkan antara beban (W) dan titik tumpu (diagram kuning). Pinset yang ditunjukkan pada gambar di bawah terdiri dari dua tuas kelas tiga yang dihubungkan satu sama lain pada titik tumpu. Sapu biasanya meningkatkan jarak pemindahan beban dan meminimalkan gaya yang dibutuhkan.
Tuas kelas satu
Jenis tuas yang paling umum adalah tuas kelas satu, yang titik tumpunya terletak di antara beban (W) dan gaya yang diterapkan (diagram biru). Tuas kelas 1 tersedia dalam berbagai jenis, termasuk tang, penarik paku, dan gunting seperti yang ditunjukkan pada gambar di sebelah kiri.
Tuas adalah benda kaku yang dapat berputar pada suatu titik tetap. Titik tetapnya disebut titik tumpu. Jarak titik tumpu ke garis kerja gaya disebut bahu kekuatan ini.
Kondisi keseimbangan tuas: tuas berada dalam keadaan setimbang jika gaya diterapkan pada tuas F 1 Dan F 2 cenderung memutarnya ke arah yang berlawanan, dan modul gaya berbanding terbalik dengan bahu gaya berikut: F 1 /F 2 = aku 2 / aku 1 Aturan ini ditetapkan oleh Archimedes. Menurut legenda, dia berseru: Beri aku pijakan dan aku akan mengangkat bumi .
Untuk tuasnya sudah terpenuhi "aturan emas" mekanika (jika gesekan dan massa tuas dapat diabaikan).
Melamar ke tuas panjang gaya tertentu, Anda dapat menggunakan ujung tuas yang lain untuk mengangkat beban yang beratnya jauh melebihi gaya ini. Artinya dengan menggunakan leverage, perolehan kekuasaan dapat dicapai. Saat menggunakan leverage, perolehan kekuasaan harus disertai dengan kerugian yang sama besarnya.
Momen kekuasaan. Aturan Momen
Hasil kali modulus gaya dan bahunya disebut momen kekuatan.M = Lt , dimana M adalah momen gaya, F adalah gaya, l adalah daya ungkit gaya.
Aturan Momen: Sebuah tuas berada dalam keadaan setimbang jika jumlah momen gaya-gaya yang cenderung memutar tuas ke satu arah sama dengan jumlah momen gaya-gaya yang cenderung memutar tuas ke arah yang berlawanan. Aturan ini berlaku untuk semua orang padat, mampu berputar pada sumbu tetap.
Momen gaya mencirikan aksi rotasi gaya. Tindakan ini bergantung pada kekuatan dan pengaruhnya. Oleh karena itu, misalnya ketika ingin membuka pintu, mereka berusaha memberikan gaya sejauh mungkin dari sumbu putaran. Dengan bantuan kekuatan kecil, momen penting tercipta, dan pintu terbuka. Jauh lebih sulit untuk membukanya dengan memberikan tekanan di dekat engselnya. Untuk alasan yang sama, mur lebih mudah dibuka dengan kunci pas yang lebih panjang, sekrup lebih mudah dilepas dengan obeng dengan pegangan lebih lebar, dll.
Satuan SI untuk momen gaya adalah newton meter (1 N*m). Ini adalah momen gaya sebesar 1 N yang mempunyai bahu sebesar 1 m.
