Kaldıraçlar günlük yaşamda yaygın olarak kullanılmaktadır. Sıkıca vidalanmış bir su musluğunun küçük ama çok etkili bir kaldıraç olan 3-5 cm'lik sapı olmasaydı açmanız çok daha zor olurdu. Aynı durum bir cıvatayı veya somunu gevşetmek veya sıkmak için kullandığınız anahtar için de geçerlidir. Anahtar ne kadar uzun olursa, bu somunu sökmeniz o kadar kolay olur veya tam tersi, onu o kadar sıkı sıkabilirsiniz. Özellikle büyük ve ağır cıvata ve somunlarla çalışırken, örneğin çeşitli mekanizmaları, arabaları, takım tezgahlarını onarırken, bir metreye kadar saplı anahtarlar kullanın.
Kaldıraçlılığın bir başka çarpıcı örneği Gündelik Yaşam- en sıradan kapı. Kapıyı menteşelerin yakınına iterek açmayı deneyin. Kapı çok sert bir şekilde teslim olacak. Ancak kuvvetin uygulandığı nokta kapı menteşelerinden ne kadar uzaktaysa kapıyı açmanız o kadar kolay olacaktır.
Doğal olarak kaldıraçlar teknolojinin de her yerinde mevcuttur. Bunun en bariz örneği arabadaki vites koludur. Kolun kısa kolu kabinde gördüğünüz kısımdır. Kolun uzun kolu arabanın alt kısmının altına gizlenmiştir ve kısa kolun yaklaşık iki katı uzunluğundadır. Kolu bir konumdan diğerine hareket ettirdiğinizde, vites kutusundaki uzun bir kol ilgili mekanizmaları kaydırır. Burada ayrıca kaldıraç kolunun uzunluğunun, strok aralığının ve onu kaydırmak için gereken kuvvetin birbiriyle nasıl ilişkili olduğunu çok net bir şekilde görebilirsiniz.
Kaldıraçlar bir inşaat sahasında bulunabilir: bir ekskavatör, bir vinç, bir el arabası, bir levye.
Mukavemet kazandıran kaldıraca örnek olarak kağıt makası, tel kesiciler, metal kesme makası ve kürek verilebilir.
Kaldıraçlar çeşitli türler Pek çok makinede bunlara sahiptir: bir dikiş makinesinin kolu, bir bisikletin pedalları veya el freni, bir piyanonun tuşları - bunların hepsi kaldıraç örnekleridir. Terazi aynı zamanda kaldıracın bir örneğidir.
Kuvvet kaybı yaratan kaldıraca örnek olarak kürek verilebilir. Mesafe kazanmak için bu gereklidir. Küreğin suya indirilen kısmı ne kadar uzun olursa, dönme yarıçapı ve hareket hızı da o kadar büyük olur.
Böylece kaldıraç mekanizmasının hem günlük hayatımızda hem de çeşitli mekanizmalarda oldukça yaygın olduğunu görebiliriz.
Abartmadan, her insanın kendisinden çok daha güçlü olduğunu, yani kaslarımızın eylemlerimizde ortaya çıkandan çok daha büyük bir kuvvet geliştirdiğini söyleme hakkına sahibiz.
Böyle bir cihaz tavsiye edilir mi? İlk bakışta öyle görünmüyor - burada hiçbir şey tarafından ödüllendirilmeyen bir güç kaybı görüyoruz. Ancak eskiyi hatırlayalım” altın kural» mekanik: Güçte kaybedilen şey hareket halinde kazanılır. Hız artışının gerçekleştiği yer burasıdır: Ellerimiz, onları kontrol eden kaslardan 8 kat daha hızlı hareket eder. Hayvanlarda gördüğümüz kasların bağlanma yöntemi, uzuvlara hareket çevikliği sağlar ki bu, varoluş mücadelesinde güçten daha önemlidir. Kollarımız ve bacaklarımız bu prensibe göre tasarlanmasaydı son derece yavaş canlılar olurduk.
Ön izleme:
Okul s.Üçüncü belirleyici
Rapor
disiplin: "Fizik"
şu konuyla ilgili:" "
Tamamlanmış:
öğrenci_7__ sınıfı
Tolokonnikov Vladimir
Kontrol eden: Oleynikov Nikolay
Viktoroviç
__________________________
Doğadaki kaldıraçlar, günlük yaşam ve teknoloji
Kaldıraç, hem doğada hem de insan tarafından yaratılan insan yapımı dünyada bulunan, dünyadaki en yaygın ve basit mekanizma türlerinden biridir.
İnsan vücudu bir kaldıraç gibidir
Örneğin bir insanın veya herhangi bir hayvanın iskeleti ve kas-iskelet sistemi onlarca, yüzlerce kaldıraçtan oluşur. Dirsek eklemine bir göz atalım. Yarıçap ve humerus kıkırdak ile birbirine bağlanır ve biseps ve triseps kasları da bunlara bağlanır. Böylece en basit kaldıraç mekanizmalarını elde ediyoruz.
Elinizde 3 kg'lık bir dambıl tutarsanız kasınız ne kadar kuvvet geliştirir? Kemik ve kasın birleştiği yer 1'e 8 oranında kemik tarafından bölünür, dolayısıyla kas 24 kg'lık bir kuvvet geliştirir! Kendimizden daha güçlü olduğumuz ortaya çıktı. Ancak iskeletimizin kaldıraç sistemi gücümüzü tam olarak kullanmamıza izin vermez.
Açık bir örnek daha fazla başarılı uygulama Kaldıracın vücudun kas-iskelet sistemi üzerindeki faydaları, birçok hayvanda (her tür kedi, at vb.) arka dizlerin ters olmasıdır.
Kemikleri bizimkinden daha uzundur ve arka bacaklarının özel yapısı kas gücünü çok daha verimli kullanmasını sağlar. Evet, şüphesiz kasları bizimkinden çok daha güçlüdür, ancak ağırlıkları çok daha fazladır.
Ortalama bir at yaklaşık 450 kg ağırlığındadır ve yaklaşık iki metre yüksekliğe kolaylıkla atlayabilir. Attan 8-9 kat daha hafif olmamıza rağmen sizin ve benim böyle bir atlayışı gerçekleştirebilmemiz için yüksek atlama sporunda usta olmamız gerekiyor.
Yüksek atlayışları hatırladığımıza göre, insan tarafından icat edilen kolu kullanma seçeneklerini düşünelim. Yüksek tonoz
çok net bir örnek.Yaklaşık üç metre uzunluğunda bir kaldıraç kullanmak (yüksek atlamalar için direk yaklaşık beş metre uzunluğundadır, bu nedenle, atlama anında direğin virajından başlayan kolun uzun kolu yaklaşık üç metredir) ve doğru Sporcu, kuvvet uygulayarak altı metreye kadar baş döndürücü bir yüksekliğe uçar.
Günlük yaşamda kaldıraç
Kaldıraçlar günlük yaşamda da yaygındır. Sıkıca vidalanmış bir su musluğunun küçük ama çok etkili bir kaldıraç olan 3-5 cm'lik sapı olmasaydı açmanız çok daha zor olurdu.
Aynı durum bir cıvatayı veya somunu gevşetmek veya sıkmak için kullandığınız anahtar için de geçerlidir. Anahtar ne kadar uzun olursa, bu somunu sökmeniz o kadar kolay olur veya tam tersi, onu o kadar sıkı sıkabilirsiniz.
Özellikle büyük ve ağır cıvata ve somunlarla çalışırken, örneğin çeşitli mekanizmaları, arabaları, takım tezgahlarını onarırken, bir metreye kadar saplı anahtarlar kullanın.
Günlük yaşamda bir kolun çarpıcı bir örneği en sıradan kapıdır. Kapıyı menteşelerin yakınına iterek açmayı deneyin. Kapı çok sert bir şekilde teslim olacak. Ancak kuvvetin uygulandığı nokta kapı menteşelerinden ne kadar uzaktaysa kapıyı açmanız o kadar kolay olacaktır.
Teknolojideki kaldıraçlar
Doğal olarak kaldıraçlar teknolojinin de her yerinde mevcuttur.
En bariz örnekarabadaki vites değiştirme kolu. Kolun kısa kolu kabinde gördüğünüz kısımdır.Kolun uzun kolu arabanın alt kısmının altına gizlenmiştir ve kısa kolun yaklaşık iki katı uzunluğundadır. Kolu bir konumdan diğerine hareket ettirdiğinizde, vites kutusundaki uzun bir kol ilgili mekanizmaları kaydırır.
Burada ayrıca kaldıraç kolunun uzunluğunun, strok aralığının ve onu kaydırmak için gereken kuvvetin birbiriyle nasıl ilişkili olduğunu çok net bir şekilde görebilirsiniz.
Örneğin spor arabalarda vitesleri daha hızlı değiştirmek için kol genellikle kısa takılır ve hareket aralığı da kısadır.
Ancak bu durumda sürücünün vites değiştirmek için daha fazla efor sarf etmesi gerekiyor. Aksine mekanizmaların daha ağır olduğu ağır araçlarda kol daha uzun yapılır ve hareket aralığı da binek otomobile göre daha uzun olur.
Böylece kaldıraç mekanizmasının hem doğada hem de günlük hayatımızda ve çeşitli mekanizmalarda oldukça yaygın olduğuna ikna olabiliriz.
Antik çağlardan beri basit mekanizmalar sıklıkla çeşitli kombinasyonlarda bir arada kullanılmıştır.
Birleşik mekanizma iki veya daha fazla basit mekanizmadan oluşur. Bu zorunlu değil karmaşık cihaz; oldukça basit birçok mekanizmanın da birleştirilmiş olduğu düşünülebilir.
Birçok basit mekanizma türü vardır. Bu bir kaldıraç, bir blok, bir kama, eğimli bir düzlem ve diğerleridir.
Fizikte basit mekanizmalar kuvveti dönüştürmek için kullanılan cihazlardır.
Basit mekanizmaların kullanımı hem üretimde hem de günlük yaşamda oldukça yaygındır.
Örneğin, bir kıyma makinesinde bir kapı (sap), bir vida (eti iten) ve bir kama (kesme bıçağı) vardır.
Ağır nesneleri yukarı doğru yuvarlamaya veya sürüklemeye yardımcı olan eğimli bir düzlem de basit bir mekanizmadır
Oklar kol saati Birbirine geçen farklı çaplardaki dişli çarklardan oluşan bir sistem tarafından döndürülür. En ünlü basit kombine mekanizmalardan biri krikodur. Kriko, bir vida ve bir kapının birleşimidir.
Çoğu zaman, güç kazanmak, yani vücuda etki eden kuvveti birkaç kez arttırmak için basit mekanizmalar kullanılır.
Fizikteki kaldıraç basit bir mekanizmadır
Fizikte kaldıraç, sabit bir desteğin etrafında dönebilen sert bir gövdedir.
Kaldıraç olarak levye, tahta ve benzeri nesneler kullanılabilir.
İki tür kaldıraç vardır. Birinci türden bir kaldıraç için O dayanak noktası, uygulanan kuvvetlerin etki çizgileri arasında yer alır. İkinci sınıf bir kaldıraç için dayanak noktası bunların bir tarafında bulunur. Yani, ağır bir nesneyi levye ile hareket ettirmeye çalışıyorsak, o zaman birinci türden kaldıraç, levyenin serbest ucuna bastırarak levye altına bir blok yerleştirdiğimiz durumdur. Bu durumda sabit desteğimiz bir blok olacak ve uygulanan kuvvetler onun her iki yanında yer alacaktır. Ve ikinci tür kaldıraç, levyenin kenarını ağırlığın altına koyarak levyeyi yukarı çektiğimiz ve böylece nesneyi ters çevirmeye çalıştığımız zamandır. Burada O dayanak noktası levyenin zemine dayandığı noktada bulunur ve uygulanan kuvvetler dayanak noktasının bir tarafında bulunur.
Kaldıraç kullanmak güç kazanmanızı sağlar. Yani örneğin soldaki şekilde gösterilen işçi kaldıraca 400 N kuvvet uygulayarak 800 N ağırlığındaki bir yükü kaldırabilecektir. 800 N'yi 400 N'ye bölerek 2'ye eşit bir kuvvet kazancı elde ederiz. .
Kaldıraç üzerindeki kuvvetler dengesi kanunu
Bir kaldıraç kullanarak güç kazanabilir ve kaldırılamaz bir şeyi kaldırabiliriz. çıplak ellerle kargo. Dayanak noktasından kuvvet uygulama noktasına kadar olan mesafeye kuvvetin omuzu denir. Ayrıca aşağıdaki formülü kullanarak kaldıraç üzerindeki kuvvetlerin dengesini hesaplayabilirsiniz:
F 1 / F 2 = l 2 / l 1,
burada F 1, F 2 kola etki eden kuvvetlerdir,
ve l 2, l 1 bu kuvvetlerin omuzlarıdır. (Yukarıdaki şekilde OB ve OA kaldıraç kollarıdır)
Bu yasa, Arşimet tarafından M.Ö. 3. yüzyılda kurulmuştur. Bundan, daha küçük bir kuvvetin daha büyük bir kuvveti dengeleyebileceği sonucu çıkar. Bunu yapmak için, daha az kuvvetli olan omzun, daha büyük olan omuzdan daha büyük olması gerekir. Bir kaldıraç yardımıyla elde edilen kuvvet kazancı ise uygulanan kuvvetlerin kollarının oranı ile belirlenir.
Günümüzde kaldıraç bulunur geniş uygulama hem üretimde (örneğin vinçler, arabadaki vites kutusu) hem de günlük yaşamda (makas, tel kesiciler, teraziler, anahtarlar vb.).
Engellemek- Bu, ekseni bir duvara veya tavan kirişine sağlam bir şekilde tutturulmuş, bir halat veya zincir için çevresi etrafında bir oluk bulunan bir tekerlektir. Kaldırma cihazları genellikle bir değil birkaç blok kullanır. Yük kapasitesini artırmak için tasarlanmış blok ve kablolardan oluşan sisteme zincirli vinç adı verilir.
Geçit- ah daha sonra birbirine bağlanan ve aynı eksen etrafında dönen iki tekerlek, örneğin kulplu bir kuyu kapısı.
Vinç- Tahrik mekanizmasında ara dişlilere sahip iki kapıdan oluşan tasarım.
Eğik düzlem Ağır nesneleri doğrudan kaldırmadan daha yüksek bir seviyeye taşımak için kullanılır.
Bu tür cihazlar arasında rampalar, yürüyen merdivenler, geleneksel merdivenler ve konveyörler bulunur.
Kama- "eğik düzlem" adı verilen basit bir mekanizmanın çeşitlerinden biri. Kama, tabanları temas halinde olan iki eğimli düzlemden oluşur. Daha büyük bir kuvvete karşı koymak için daha küçük bir kuvvetin yardımıyla güç kazancı elde etmek için kullanılır.
Odun keserken işi kolaylaştırmak için kütüğün çatlağına metal bir takoz sokun ve baltanın ucuyla vurun.
Vida- bir eksen etrafında sarılmış eğik bir düzlem. Bir vidanın dişi, bir silindirin etrafına tekrar tekrar sarılmış eğimli bir düzlemdir. Bir kamanın sağladığı ideal kuvvet kazancı, kamanın uzunluğunun kör uçtaki kalınlığına oranına eşittir. Bir kamanın gerçek kazancını belirlemek zordur.
Sürtünmenin yüksek olması nedeniyle verimliliği o kadar düşüktür ki ideal kazancın pek bir önemi yoktur. Yükseliş yönüne bağlı olarak eğik düzlem Vida dişi sol veya sağ olabilir.
Örnekler basit cihazlar vida dişli - kriko, somunlu cıvata, mikrometre, mengene.
Kaldıraç, dayanak noktası adı verilen tek bir nokta etrafında dönebilen dar bir çubuktur. Çubuğun bir ucuna yük adı verilen hareketli bir nesne yerleştirerek ve diğer ucuna kuvvet uygulayarak, kişi nesneyi elle kaldırıp taşımaya kıyasla çok daha az çabayla hareket ettirebilir.
Bir kaldıraç basit bir formüle göre çalışır: Kuvvetin koluyla çarpımı (dayanak noktası ile kuvvetin etki ettiği düz çizgi arasındaki en kısa mesafe), kolundaki yükün çarpımına eşittir. Kuvvet kolu ne kadar uzun olursa, artışı o kadar büyük olur ve yükün taşınması o kadar kolay olur. Bu avantajın bedeli şu şekildedir: Kuvvet kolu ne kadar uzun olursa yükün hareket edeceği mesafe o kadar az olur.
Aşağıdaki resimlerde gösterildiği gibi tüm kaldıraçlar, kuvvetin, yükün ve dayanak noktasının göreceli konumlarına göre ayırt edilen üç sınıfa ayrılabilir.
İkinci sınıf kaldıraçlar
İkinci sınıf bir kaldıracın, sağdaki pembe diyagramda gösterildiği gibi, bir ucunda bir dayanak noktası, diğer ucunda bir kuvvet ve ikisi arasında bir yük (W) bulunur. El arabası, şişe açacağı, zımba ve delgeç, uygulanan kuvveti her zaman artıran ikinci sınıf kaldıraçlardır.
Üçüncü sınıf kaldıraçlar.
Üçüncü sınıf bir kaldıraçla kuvvet, yük (W) ile dayanak noktası (sarı diyagram) arasına uygulanır. Aşağıdaki şekilde gösterilen cımbız, birbirine bir dayanak noktasıyla bağlanan iki üçüncü sınıf koldan oluşur. Bir süpürge tipik olarak yükün hareket ettirildiği mesafeyi arttırır ve gereken kuvveti en aza indirir.
Birinci sınıf kaldıraçlar
En yaygın kaldıraç türü, dayanak noktasının yük (W) ile uygulanan kuvvet (mavi diyagram) arasında yer aldığı birinci sınıf kaldıraçtır. 1. Sınıf kaldıraçların, pense, çivi çekici ve soldaki resimlerde gösterilen makas dahil olmak üzere pek çok çeşidi vardır.
Kaldıraç, sabit bir nokta etrafında dönebilen sert bir gövdedir. Sabit noktaya denir dayanak noktası. Dayanak noktasından kuvvetin etki çizgisine kadar olan mesafeye denir omuz bu güç.
Kol denge koşulu: Kola kuvvet uygulandığında kol dengededir F1 Ve F2 onu zıt yönlerde döndürme eğilimindedir ve kuvvetlerin modülleri bu kuvvetlerin omuzlarıyla ters orantılıdır: F1 /F2 = l2 / l1 Bu kural Arşimet tarafından kurulmuştur. Efsaneye göre şöyle haykırdı: Bana bir dayanak ver ve Dünyayı kaldırayım .
Kol için yerine getirildi Mekaniğin "altın kuralı" (eğer kolun sürtünmesi ve kütlesi ihmal edilebilirse).
Başvurmak uzun kol Belirli bir kuvvete ulaştığınızda, ağırlığı bu kuvveti çok aşan bir yükü kaldırmak için kolun diğer ucunu kullanabilirsiniz. Bu, kaldıraç kullanılarak güç kazancı elde edilebileceği anlamına gelir. Kaldıraç kullanıldığında, güçteki bir kazanıma yol boyunca mutlaka eşit bir kayıp da eşlik eder.
Güç anı. Anların Kuralı
Kuvvet modülü ile omuzunun çarpımına denir kuvvet anı.M = Fl , burada M kuvvet momentidir, F kuvvettir, l kuvvetin kaldıracıdır.
Anların Kuralı: Kolu bir yönde döndürmeye çalışan kuvvetlerin momentlerinin toplamı, onu ters yönde döndürmeye çalışan kuvvetlerin momentlerinin toplamına eşitse kaldıraç dengededir. Bu kural her şey için geçerlidir sağlam sabit bir eksen etrafında dönebilme özelliğine sahiptir.
Kuvvet momenti, kuvvetin dönme hareketini karakterize eder. Bu eylem hem güce hem de kaldıraca bağlıdır. Bu nedenle örneğin bir kapıyı açmak istediklerinde dönme ekseninden olabildiğince uzağa kuvvet uygulamaya çalışırlar. Küçük bir kuvvetin yardımıyla önemli bir an yaratılır ve kapı açılır. Menteşelerin yakınına baskı uygulayarak açmak çok daha zordur. Aynı nedenden dolayı, bir somunu daha uzun bir anahtarla sökmek daha kolaydır, bir vidayı daha geniş saplı bir tornavidayla çıkarmak vb. daha kolaydır.
Kuvvet momentinin SI birimi Newton ölçer (1 N*m). Bu, 1 m'lik bir omuza sahip 1 N'lik bir kuvvetin momentidir.
