Приспособления для преобразования движения и силы простые механизмы
 Скачать 2.45 Mb.
|
|
Используемые человеком механизмы могут быть устроены очень сложно, однако для понимания их работы достаточно изучить так называемые В физике простыми механизмами называют приспособления для преобразования движения и силы простые механизмы. Простые механизмы применяют для того, чтобы получить выигрыш в силе или в пути Мы рассмотрим два вида простых механизмов - наклонную плоскость и рычаг.Большинство из простых механизмов были изобретены еще до нашей эры. Например, блоки, вороты, кабестаны, полиспасты издревле применялись при кораблестроении и мореплавании. I НАКЛОННАЯ ПЛОСКОСТЬЕе применяют, чтобы получить выигрыш в силе, т о есть при помощи меньшей силы противодействовать большей силе. Вкатывая бочки по наклонной плоскости, пираты прикладывают меньшую силу, нежели если бы они поднимали бочки на веревках. Другими словами, силы, прикладываемые пиратами, меньше веса бочек. Взгляните на рисунок. КЛИНКлин, вбиваемый в полено, действует на него сверху вниз. При этом он раздвигает образующиеся половинки влево и вправо. То есть клин изменяет направление действия силы. Кроме того, сила, с которой он раздвигает половинки бревна, гораздо больше силы, с которой молот воздействует на клин. Следовательно, клин изменяет и величину приложенной силы. - одна из разновидностей простого механизма под названием "наклонная плоскость". Взгляните на рисунок. ВИНТВы видите картонный треугольник, расположенный рядом с цилиндром (рис. "б"). Наклонной плоскостью служит ребро картона. Обернув треугольник вокруг цилиндра, мы получим винтовую наклонную плоскость (рис. "в"). - является второй разновидностью простого механизма под названием "наклонная плоскость". Подобно клину, винт может изменять направление и / или числовое значение приложенной силы.Поворачивая рукоятку штопора по часовой стрелке, мы вызываем продвижение винта штопора вниз. Другими словами, происходит преобразование движения: вращательное движение штопора приводит к его поступательному движению. Замечание 2 Замечание 1 Рычагом называют твердое тело, которое может вращаться вокруг некоторой оси. II РЫЧАГ Рычаг - это необязательно длинный и тонкий предмет. Например, колесо - тоже рычаг, так как это твердое тело, вращающееся вокруг оси. Из истории простого механизма…Еще до Нашей Эры люди начали применять рычаги в строительном деле. Например, на рисунке вы видите использование рычага при постройке пирамид в Египте. При помощи рычага можно маленькой силой уравновесить большую силу. Рассмотрим, например, подъем ведра из колодца. Рычагом является колодезный ворот - бревно с прикрепленной к нему изогнутой ручкой. Ось вращения ворота проходит сквозь бревно. Меньшей силой служит сила руки человека, а большей силой - сила, с которой ведро и свисающая часть цепи тянет вниз. Замечание 1 Введем еще два определения.. Вы видите на чертеже, что плечом большей силы является отрезок OB, а плечом меньшей силы - отрезок OA. Ясно видно, что OA > OB. Из геометрии вы знаете, что кратчайшее расстояние от точки до прямой – это расстояние по перпендикуляру к этой прямой. * Прямую, проходящую через вектор силы назовем линией действия силы Кратчайшее расстояние от оси рычага до линии действия силы назовем плечом силы. Архимед Для подъема Земли на 1 см длинное плечо рычага Рычаг – это твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры. Равновесие сил на рычагеПри равновесии рычага плечо меньшей силы во столько раз больше плеча большей силы, во сколько раз большая сила больше меньшей. Правило рычага было установлено Архимедом около 287-212 г.г. до н. э. Момент силыЕсли на любой рычаг посмотреть с такой стороны, с которой его ось видна "с торца" (как, например, на чертеже колодезного ворота в предыдущем слайде), то при таком взгляде любая сила, приложенная к рычагу, будет поворачивать его либо по ходу часовой стрелки (как сила руки), либо против хода часовой стрелки (как сила, с которой цепь тянет вниз). Опыты показывают, что рычаг находится в равновесии, если суммы моментов сил, вращающих рычаг в противоположные стороны (против и по ходу часовой стрелки), равны друг другу. Это утверждение называется законом равновесия рычага: Моментом силы называют произведение силы на ее плечо: M= F * d Единицей измерения момента силы служит 1 Н· м О том, что рычаги, блоки и прессы позволяют получить выигрыш в силе, вы уже знаете. Однако "даром" ли дается такой выигрыш? Ясно видно, что при пользовании рычагом более длинный его конец проходит больший путь Взгляните на рисунок. "Золотое правило" механикиЕще древним было известно правило, применимое не только к рычагу, но и ко всем механизмам: во сколько раз механизм дает выигрыш в силе, во столько же раз получается проигрыш в расстоянии. Этот закон получил название "золотого правила" механики. ПРИМЕНЕНИЕ РЫЧАГАПравило рычага лежит в основе действия различного рода устройств и инструментов, применяемых в технике и быту там, где требуется выигрыш в силе или пути. Примеры рычагов: ножницы, кусачки, ножницы для резки металла ручка швейной машины, педали или ручной тормоз велосипеда, клавиши пианино весы Рычаги встречаются также в разных частях тела животных и человека. Это - конечности, челюсти. |