- найпростіші механізми Для полегшення здійснення механічної роботи здавна використовуються різні пристосування...
- важіль
- блок
- література
найпростіші механізми
Для полегшення здійснення механічної роботи здавна використовуються різні пристосування - прості механізми.
Прості механізми - це пристрої, в яких робота виконується тільки за рахунок механічної енергії. Прості механізми (важіль, похила площина, блок і ін.) Служать для перетворення сили, їх застосовують при здійсненні роботи в тих випадках, коли треба дією однієї сили врівноважити іншу силу.
похила площина
Її використовують в тих випадках, коли треба підняти важкий вантаж на деяку висоту.
Розглянемо гладку похилу площину (рис. 1). Розрахуємо силу F, яку треба прикласти до тілу масою m, щоб підняти його рівномірно на висоту h.
Мал. 1
Запишемо основне рівняння динаміки \ [~ \ vec F + \ vec N + m \ vec g = 0 \]. Спроектуємо це рівність на вісь Ox \ [~ F - mg \ sin \ alpha = 0 \]. Звідси шукана сила
\ (~ F = mg \ sin \ alpha = mg \ frac hl \ Rightarrow \ frac {mg} {F} = \ frac lh, \)
тобто для рівномірного підняття вантажу за допомогою похилій площині необхідно прикласти силу, в стільки разів меншу сили тяжіння вантажу, у скільки разів довжина похилій площині більше її висоти.
важіль
Важелем називають має нерухому вісь обертання тверде тіло, на яке діють сили, які прагнуть повернути його навколо цієї осі. Розрізняють важелі першого і другого роду.
Важелем першого роду називають важіль, вісь обертання Про якого розташована між точками А і В докладання зусиль, а самі сили спрямовані в одну сторону (рис. 2, а). Це коромисло рівноплечого ваг, залізничний шлагбаум, ножиці та ін.
Мал. 2
Важіль другого роду - важіль, вісь обертання Про якого розташована по одну сторону від точок прикладання сил, а самі сили спрямовані протилежно один одному (рис. 2, б). Це гайкові ключі, щипці для розколювання горіхів, двері та ін.
Умова рівноваги важеля випливає з правила моментів M 1 = M 2.
Так як M 1 = F 1 l 1 і M 2 = F 2 l 2, де l 1 і l 2 - плечі сил, що діють на важіль, то \ (~ \ frac {F_1} {F_2} = \ frac {l_2} {l_1} \) - умова рівноваги важеля.
При рівновазі важеля під дією двох сил модулі цих сил обернено пропорційні їх плечах.
За допомогою важеля можна отримати виграш в силі, тобто меншою силою можна врівноважити велику силу.
блок
Блоки використовують для підняття вантажів. Блок являє собою колесо з жолобом, укріплене в обоймі. За жолобу блоку пропускають мотузку, трос або ланцюг. Нерухомим називають такий блок, вісь якого закріплена і при підйомі вантажів вона не піднімається і не опускається (рис. 3, а, б).
Мал. 3
Нерухомий блок можна розглядати як рівноплечого важіль, у якого плечі прикладених сил рівні радіусу колеса. Отже, з правила моментів mgr = Fr випливає, що нерухомий блок виграшу в силі не дає (F = mg). Він дозволяє змінювати напрям дії сили.
Мал. 4
На малюнку 4, а, б зображений рухомий блок (вісь блоку піднімається і опускається разом з вантажем). Такий блок повертається близько миттєвої осі О. Правило моментів для нього матиме вигляд
\ (~ Mgr = F \ cdot 2r \ Rightarrow F = \ frac {mg} {2}. \)
Таким чином, рухливий блок дає виграш в силі в два рази.
Зазвичай на практиці застосовують комбінацію нерухомого блоку з рухомим (рис. 5). Нерухомий блок застосовується тільки для зручності. Він, змінюючи напрямок дії сили, дозволяє, наприклад, піднімати вантаж, стоячи на землі.
Мал. 5
література
Аксеновіч Л. А. Фізика в середній школі: Теорія. Завдання. Тести: Учеб. посібник для установ, що забезпечують отримання заг. середовищ, освіти / Л. А. Аксеновіч, Н.Н.Ракіна, К. С. Фаріно; Під ред. К. С. Фаріно. - Мн .: Адукация i вихаванне, 2004. - C. 73-75.
