Pârghiile sunt larg răspândite în viața de zi cu zi. Ți-ar fi mult mai greu să deschizi un robinet de apă bine înșurubat dacă nu ar avea mâner de 3-5 cm, care este o pârghie mică, dar foarte eficientă. Același lucru este valabil și pentru cheia, pe care o utilizați pentru a slăbi sau a strânge un șurub sau o piuliță. Cu cât cheia este mai lungă, cu atât vă va fi mai ușor să deșurubați această piuliță sau invers, cu atât mai strâns o puteți strânge. Când lucrați cu șuruburi și piulițe foarte mari și grele, de exemplu, când reparați diferite mecanisme, mașini, mașini-unelte, utilizați chei cu mâner de până la un metru.
Un alt exemplu excelent de pârghie în Viata de zi cu zi- cea mai comună ușă. Încercați să deschideți ușa împingând-o lângă dispozitivul de atașare a balamalei. Ușa va fi foarte greu de cedat. Dar cu cât este situat mai departe de balamalele ușii punctul de aplicare a forței, cu atât vă va fi mai ușor să deschideți ușa.
Desigur, pârghiile sunt, de asemenea, omniprezente în tehnologie. Cel mai evident exemplu este maneta de viteze dintr-o mașină. Brațul scurt de pârghie este partea pe care o vedeți în cabină. Brațul lung al pârghiei este ascuns sub partea de jos a mașinii și este de aproximativ două ori mai lung decât cel scurt. Când mutați maneta dintr-o poziție în alta, brațul lung din cutia de viteze schimbă mecanismele corespunzătoare. Aici puteți vedea, de asemenea, foarte clar modul în care lungimea brațului de pârghie, intervalul de cursă și forța necesară pentru a-l deplasa, se relaționează între ele.
Pârghiile pot fi găsite pe șantier: excavator, macara, roabă, fier vechi.
Un exemplu de pârghie care oferă un avantaj de putere este un tăietor de hârtie, un tăietor de sârmă, un tăietor de metal sau o lopată.
Pârghii de diverse feluri se găsesc la multe mașini: mânerul unei mașini de cusut, pedalele sau frâna de mână la o bicicletă și clapele de pian sunt toate exemple de pârghii. Cântarul este, de asemenea, un exemplu de pârghie.
Un exemplu de pârghie care dă o pierdere în forță este o paletă. Acest lucru este necesar pentru a câștiga distanță. Cu cât partea paletei coborâtă în apă este mai lungă, cu atât raza de rotație și viteza de mișcare sunt mai mari.
Astfel, ne putem asigura că mecanismul pârghiei este foarte răspândit atât în viața de zi cu zi, cât și în diverse mecanisme.
Avem dreptul să spunem fără exagerare că fiecare persoană este mult mai puternică decât el însuși, adică că mușchii noștri dezvoltă o forță mult mai mare decât cea care se manifestă în acțiunile noastre.
Este indicat un astfel de dispozitiv? La prima vedere, parcă nu - vedem aici o pierdere de putere, nerecompensată în niciun fel. Cu toate acestea, să ne amintim vechiul " regula de aur»Mecanica: ceea ce se pierde în forță, câștigat în deplasare... Aici are loc creșterea vitezei: brațele noastre se mișcă de 8 ori mai repede decât mușchii care le controlează. Modul de atașare a mușchilor, pe care îl vedem la animale, oferă membrelor agilitate de mișcare, mai importantă în lupta pentru existență decât forța. Am fi niște creaturi extrem de lente dacă brațele și picioarele noastre nu ar fi proiectate după acest principiu.
Previzualizare:
Scoala in a treia decisiva
Raport
după disciplină: „Fizică”
pe tema:" "
Efectuat:
student_7__ nota
Tolokonnikov Vladimir
Verificat de: Nikolay Oleinikov
Viktorovici
__________________________
Pârghii în natură, viața de zi cu zi și tehnologie
Pârghia este unul dintre cele mai comune și simple tipuri de mecanisme din lume, prezent atât în natură, cât și în lumea creată de om, creată de om.
Corpul uman ca pârghie
De exemplu, scheletul și sistemul musculo-scheletic al unei persoane sau al oricărui animal este format din zeci și sute de pârghii. Să aruncăm o privire la articulația cotului. Radiusul și humerusul sunt unite prin cartilaj, iar mușchii bicepsului și tricepsului le unesc și ei. Așa că obținem cele mai simple mecanisme de pârghie.
Dacă ții o ganteră de 3 kg în mână, cât de mult efort dezvoltă mușchiul tău? Joncțiunea osului și mușchiului împarte osul într-un raport de 1 la 8, prin urmare, mușchiul dezvoltă un efort de 24 kg! Se dovedește că suntem mai puternici decât noi înșine. Dar sistemul de pârghie al scheletului nostru nu ne permite să ne folosim pe deplin puterea.
Un exemplu ilustrativ de mai multe cerere de succes Beneficiile efectului de pârghie în sistemul musculo-scheletic al corpului sunt genunchii din spate inversați la multe animale (toate tipurile de pisici, cai etc.).
Oasele lor sunt mai lungi decât ale noastre, iar structura specială a picioarelor din spate le permite să-și folosească mult mai eficient puterea mușchilor. Da, fără îndoială, mușchii lor sunt mult mai puternici decât ai noștri, dar greutatea lor este cu un ordin de mărime mai mare.
Calul statistic mediu cântărește aproximativ 450 kg și poate sări cu ușurință la o înălțime de aproximativ doi metri. Pentru a efectua un astfel de salt, trebuie să fim maeștri ai sportului în sărituri în înălțime, deși cântărim de 8-9 ori mai puțin decât un cal.
Din moment ce ne-am amintit de săritura în înălțime, luați în considerare opțiunile de utilizare a pârghiei care au fost inventate de o persoană. Saritura in inaltime cu stalp
un exemplu foarte clar.Cu ajutorul unei pârghii lungi de aproximativ trei metri (lungimea stâlpului pentru sărituri la o înălțime de aproximativ cinci metri, deci, brațul lung al pârghiei, începând din punctul de îndoire a stâlpului în momentul săriturii , este de aproximativ trei metri) și aplicarea corectă a forței, sportivul decolează la o înălțime amețitoare de până la șase metri.
Pârghie acasă
Pârghiile sunt, de asemenea, comune în viața de zi cu zi. Ți-ar fi mult mai greu să deschizi un robinet de apă bine înșurubat dacă nu ar avea mâner de 3-5 cm, care este o pârghie mică, dar foarte eficientă.
Același lucru este valabil și pentru cheia, pe care o utilizați pentru a slăbi sau a strânge un șurub sau o piuliță. Cu cât cheia este mai lungă, cu atât vă va fi mai ușor să deșurubați această piuliță sau invers, cu atât mai strâns o puteți strânge.
Când lucrați cu șuruburi și piulițe foarte mari și grele, de exemplu, când reparați diferite mecanisme, mașini, mașini-unelte, utilizați chei cu mâner de până la un metru.
Un alt exemplu izbitor de pârghie în viața de zi cu zi este cea mai comună ușă. Încercați să deschideți ușa împingând-o lângă dispozitivul de atașare a balamalei. Ușa va fi foarte greu de cedat. Dar cu cât este situat mai departe de balamalele ușii punctul de aplicare a forței, cu atât vă va fi mai ușor să deschideți ușa.
Pârghii în tehnologie
Desigur, pârghiile sunt, de asemenea, omniprezente în tehnologie.
Cel mai evident exemplumaneta schimbătorului de viteze din mașină. Brațul scurt de pârghie este partea pe care o vedeți în cabină.Brațul lung al pârghiei este ascuns sub partea de jos a mașinii și este de aproximativ două ori mai lung decât cel scurt. Când mutați maneta dintr-o poziție în alta, brațul lung din cutia de viteze schimbă mecanismele corespunzătoare.
Aici puteți vedea, de asemenea, foarte clar modul în care lungimea brațului de pârghie, intervalul de cursă și forța necesară pentru a-l deplasa, se relaționează între ele.
De exemplu, la mașinile sport, pentru schimbări mai rapide de viteză, pârghia este de obicei scurtată și raza sa de deplasare este, de asemenea, scurtată.
Cu toate acestea, în acest caz, șoferul trebuie să depună mai mult efort pentru a schimba viteza. În schimb, la vehiculele grele, unde mecanismele în sine sunt mai grele, pârghia este mai lungă, iar raza sa de deplasare este, de asemenea, mai mare decât la o mașină de pasageri.
Astfel, ne putem convinge că mecanismul pârghiei este foarte răspândit atât în natură, cât și în viața noastră de zi cu zi, precum și în diverse mecanisme.
Din cele mai vechi timpuri, mecanismele simple au fost adesea folosite într-o manieră complexă, într-o varietate de combinații.
Mecanismul combinat constă din două sau mai multe motoare primare. Nu este obligatoriu dispozitiv complex; multe mecanisme destul de simple pot fi considerate combinate.
Există multe tipuri de mecanisme simple. Aceasta este o pârghie, un bloc, o pană, un plan înclinat și multe altele.
Mecanismele simple din fizică sunt numite dispozitive care servesc la transformarea forței.
Utilizarea mecanismelor simple este foarte comună atât în producție, cât și în viața de zi cu zi.
De exemplu, într-o mașină de tocat carne există o poartă (mâner), un șurub (împingând carnea) și o pană (cuțit).
Planul înclinat, care ajută la rularea sau tragerea obiectelor grele în sus, este, de asemenea, un mecanism simplu.
Săgeți ceas de mână sunt rotite de un sistem de roți dințate de diferite diametre care se încleșează între ele. Unul dintre cele mai cunoscute mecanisme simple combinate este cricul. Cricul este o combinație între un șurub și o poartă.
Cel mai adesea, mecanismele simple sunt folosite pentru a obține un câștig în forță, adică pentru a crește de mai multe ori forța care acționează asupra corpului.
Pârghia în fizică este un mecanism simplu
O pârghie în fizică este un corp rigid care se poate roti în jurul unui suport fix.
O rangă, o placă și altele asemenea pot fi folosite ca pârghie.
Există două tipuri de pârghii. Pentru o pârghie de primul fel, punctul de sprijin O se află între liniile de acțiune ale forțelor aplicate. Pârghiile de al doilea fel au un punct de sprijin pe o parte a lor. Adică, dacă încercăm să mutăm un obiect greu cu ajutorul unei rangă, atunci o pârghie de primul fel este o situație în care punem un bloc sub fier vechi, apăsând în jos pe capătul liber al fierului vechi. În acest caz, suportul nostru fix va fi o bară, iar forțele aplicate sunt situate pe ambele părți ale acestuia. Și o pârghie de al doilea fel este atunci când noi, după ce am alunecat marginea rangei sub greutate, tragem ranga în sus, încercând astfel să răsturnăm obiectul. Aici, punctul de sprijin O este situat în punctul în care deșeurile se sprijină pe sol, iar forțele aplicate sunt situate pe o parte a punctului de sprijin.
Folosirea pârghiei vă permite să câștigați putere. Deci, de exemplu, lucrătorul din figura din stânga, aplicând o forță de 400 N pârghiei, va putea ridica o sarcină cu o greutate de 800 N. Împărțind 800 N la 400 N, obținem un câștig în forță egal cu 2 .
Legea echilibrului de forțe pe pârghie
Folosind o pârghie, putem câștiga forță și ridica un nerezonabil cu mâinile goale marfă. Distanța de la punctul de sprijin până la punctul de aplicare al forței se numește umărul forței. Mai mult, puteți calcula echilibrul forțelor pe pârghie folosind următoarea formulă:
F 1 / F 2 = l 2 / l 1,
unde F 1, F 2 - forțele care acționează asupra pârghiei,
și l 2, l 1 sunt umerii acestor forțe. (În imaginea de mai sus, OB și OA sunt brațele pârghiei)
Această lege a fost stabilită de Arhimede în secolul al III-lea î.Hr. Din aceasta rezultă că cu o forță mai mică se poate echilibra una mai mare. Acest lucru necesită ca umărul cu putere mai mică să fie mai mare decât umărul cu putere mai mare. Iar câștigul de forță obținut cu pârghia este determinat de raportul umerilor forțelor aplicate.
În zilele noastre, se găsește pârghie aplicare largă atât în producție (de exemplu, macarale, cutie de viteze într-o mașină), cât și în viața de zi cu zi (foarfece, tăietori de sârmă, cântare, chei etc.).
bloc- o roată cu o canelură în jurul circumferinței pentru o frânghie sau un lanț, a cărui axă este atașată rigid de grinda de perete sau de tavan. Dispozitivele de ridicare folosesc de obicei nu unul, ci mai multe blocuri. Sistemul de blocuri și cabluri conceput pentru a crește capacitatea de transport se numește palan cu lanț.
porti- uh apoi două roți conectate între ele și care se rotesc în jurul aceleiași axe, de exemplu, o poartă de puț cu mâner.
Vinci- o structură formată din două porți cu roți dințate intermediare în mecanismul de antrenare.
Plan înclinat Este folosit pentru a muta obiecte grele la un nivel superior, fără a le ridica direct.
Astfel de dispozitive includ rampe, scări rulante, scări obișnuite și benzi transportoare.
Pană- una dintre varietățile unui mecanism simplu numit „plan înclinat”. Pena este formată din două plane înclinate, ale căror baze sunt în contact. Este folosit pentru a obține un câștig în forță, adică cu ajutorul unei forțe mai puține pentru a rezista la mai multă forță.
La tocarea lemnului de foc, pentru a facilita munca, se introduce o pană de metal în crăpătura buștenului și se lovește de ea cu capul de topor.
Şurub- un plan înclinat înfășurat pe o axă. Un filet este un plan înclinat înfășurat în mod repetat în jurul unui cilindru. Câștigul de rezistență ideal pentru o pană este egal cu raportul dintre lungimea și grosimea acesteia la capătul contonat. Este dificil de determinat câștigul real al panei.
Datorită frecării mari, eficiența sa este atât de scăzută încât câștigul ideal nu contează cu adevărat. În funcție de direcția de ridicare plan înclinat filetul șurubului poate fi stângaci sau dreptaci.
Exemple de dispozitive simple cu filet - cric, șurub cu piuliță, micrometru, menghină.
Brațul este o tijă îngustă care se poate roti în jurul unui punct numit punct de sprijin. Așezând un obiect în mișcare, numit încărcătură, la un capăt al tijei și aplicând forță la celălalt capăt, o persoană poate deplasa obiectul cu mult mai puțin efort decât dacă l-ar ridica și l-ar purta pe mâini.
Pârghia funcționează după o formulă simplă: forța înmulțită cu umărul său (cea mai scurtă distanță dintre punct de sprijin și linia de-a lungul căreia acționează forța) este egală cu produsul sarcinii pe umărul său. Cu cât umărul de forță este mai lung, cu atât creșterea acestuia este mai mare și cu atât este mai ușor să deplasați sarcina. Prețul pentru acest beneficiu este următorul: cu cât brațul de forță este mai lung, cu atât mai puțină distanță va parcurge sarcina.
După cum se arată în ilustrațiile de mai jos, toate pârghiile pot fi împărțite în trei clase, care diferă în pozițiile relative de forță, sarcină și punct de sprijin.
Pârghii de clasa a doua
O pârghie de Clasa II are un punct de sprijin la un capăt, forța este aplicată la celălalt capăt, iar sarcina (W) este între ele, așa cum se arată în diagrama roz din dreapta. Roaba, deschizătorul de sticle, capsatorul și perforatorul sunt pârghii de clasa a II-a care cresc întotdeauna forța aplicată.
Pârghii de clasa a treia.
Pentru o pârghie de clasa 3, forța este aplicată între sarcină (W) și punct de sprijin (diagrama galbenă). Pensele prezentate în imaginea de mai jos sunt formate din două pârghii de clasa 3 conectate între ele la un punct de sprijin. De obicei, mătura mărește distanța pe care o parcurge încărcătura și minimizează efortul necesar.
Pârghii de primă clasă
Cel mai comun tip de pârghie este o pârghie de Clasa I cu un punct de sprijin între sarcina (W) și forța aplicată (diagrama albastră). Pârghiile de clasa I sunt disponibile în multe varietăți, inclusiv cleștii din ilustrațiile din stânga, un cuier și o pereche de foarfece.
O pârghie este un corp rigid care se poate roti în jurul unui punct fix. Se numește punctul fix punct de sprijin... Se numește distanța de la punctul de sprijin până la linia de acțiune a forței umăr această putere.
Condiția de echilibru a pârghiei: pârghia este în echilibru dacă forțele aplicate pârghiei F 1și F 2 tind să-l rotească în direcții opuse, iar modulele forțelor sunt invers proporționale cu brațele acestor forțe: F 1 / F 2 = l 2 / l 1 Această regulă a fost stabilită de Arhimede. Potrivit legendei, el a exclamat: Dă-mi un punct de sprijin și voi ridica Pământul .
Pentru pârghie, „Regula de aur” a mecanicii (dacă puteți neglija frecarea și masa pârghiei).
Aplicarea la brațul lung oarecare forță, puteți ridica o sarcină cu celălalt capăt al pârghiei, a cărei greutate este mult mai mare decât această forță. Aceasta înseamnă că, folosind pârghia, puteți obține un câștig în putere. Când se folosește efectul de pârghie, câștigul în putere este în mod necesar însoțit de aceeași pierdere pe parcurs.
Moment de putere. Regula momentelor
Produsul modulului de forță pe umărul ei se numește moment de putere.M = Fl , unde M este momentul forței, F este forța, l este umărul forței.
Regula momentelor: pârghia este în echilibru dacă suma momentelor forțelor care tind să rotească pârghia într-o direcție este egală cu suma momentelor forțelor care tind să o rotească în sens opus. Această regulă este valabilă pentru oricine solid capabil să se rotească în jurul unei axe fixe.
Momentul forței caracterizează acțiunea de rotație a forței. Această acțiune depinde atât de forță, cât și de umărul ei. De aceea, de exemplu, atunci când doresc să deschidă o ușă, încearcă să aplice forță cât mai departe de axa de rotație. Cu ajutorul unei mici forțe, se creează un moment semnificativ și ușa se deschide. Este mult mai dificil să îl deschideți prin aplicarea unei presiuni în jurul balamalelor. Din același motiv, este mai ușor să slăbiți o piuliță cu o cheie mai lungă, un șurub se poate slăbi mai ușor cu o șurubelniță cu mâner mai lat etc.
Unitatea de măsură a momentului forței în SI este newtonmetru (1 N * m). Acesta este un moment de forță de 1 N cu un umăr de 1 m.
