Da li je moguće uspostaviti pravilo ravnoteže poluge? Ruka poluge

Znate li šta je blok? Ovo je okrugla stvar s kukom, koja se koristi za podizanje tereta do visine na gradilištima.

Da li izgleda kao poluga? Teško. Međutim, blok je također jednostavan mehanizam. Štaviše, možemo govoriti o primjenjivosti zakona ravnoteže poluge na blok. Kako je to moguće? Hajde da to shvatimo.

Primjena zakona ravnoteže

Blok je uređaj koji se sastoji od točka sa utorom kroz koji se provlači sajla, uže ili lanac, kao i kopče sa kukom pričvršćenom za osovinu točka. Blok može biti fiksni ili pomičan. Fiksni blok ima fiksnu os i ne pomiče se prilikom podizanja ili spuštanja tereta. Stacionarni blok pomaže u promjeni smjera sile. Bacanjem užeta preko takvog bloka, okačenog na vrhu, možemo podići teret prema gore, dok smo sami ispod. Međutim, korištenje fiksnog bloka ne daje nam nikakav dobitak u snazi. Možemo zamisliti blok u obliku poluge koja rotira oko fiksnog oslonca - ose bloka. Tada će polumjer bloka biti jednak krakovima primijenjenim na obje strane sila - vučnoj sili našeg užeta s opterećenjem na jednoj strani i gravitacijskoj sili tereta s druge strane. Ramena će biti jednaka, tako da nema dobitka u snazi.

Drugačija je situacija sa pokretnim blokom. Pokretni blok se kreće zajedno s teretom, kao da leži na užetu. U ovom slučaju, tačka oslonca će u svakom trenutku biti u tački kontakta bloka sa užetom na jednoj strani, a udar opterećenja će se primeniti na centar bloka, gde je pričvršćen za osu , a vučna sila će biti primijenjena na mjestu kontakta s užetom na drugoj strani bloka. To jest, rame tjelesne težine će biti polumjer bloka, a rame sile našeg potiska će biti prečnik. Prečnik je, kao što je poznato, dvostruko veći od radijusa, krakovi se razlikuju po dužini za dva puta, a dobitak u snazi koji se dobija uz pomoć pokretnog bloka je jednak dva. U praksi se koristi kombinacija fiksnog i pokretnog bloka. Stacionarni blok pričvršćen na vrhu ne daje nikakav dobitak u snazi, ali pomaže pri podizanju tereta dok stojite ispod. A pokretni blok, koji se kreće zajedno s teretom, udvostručuje primijenjenu silu, pomažući pri podizanju velikih tereta na visinu.

Zlatno pravilo mehanike

Postavlja se pitanje: da li korišćeni uređaji daju prednosti u radu? Rad je proizvod prijeđenog puta i primijenjene sile. Zamislite polugu sa krakovima koji se razlikuju za faktor dva po dužini ruke. Ova poluga će nam dati dvostruko veći dobitak u snazi, međutim, dvostruko veća poluga će putovati dvostruko dalje. To jest, uprkos dobitku na snazi, obavljeni posao će biti isti. To je jednakost rada kada se koriste jednostavni mehanizmi: koliko puta dobijemo na snazi, koliko puta izgubimo na udaljenosti. Ovo pravilo se naziva zlatnim pravilom mehanike, a odnosi se na apsolutno sve jednostavne mehanizme. Dakle, jednostavni mehanizmi olakšavaju čovjeku rad, ali ne smanjuju posao koji obavlja. Oni jednostavno pomažu prevesti jednu vrstu napora u drugu, prikladniju u određenoj situaciji.

Od pamtivijeka, čovječanstvo koristi razne mehanizme koji su dizajnirani da olakšaju fizički rad. Jedna od njih je poluga. Šta on zamišlja...

Stanje ravnoteže poluge. Pravilo trenutaka. Jednostavni mehanizmi. Problemi i rješenja

Od Masterweba

06.10.2018 05:00

Od pamtivijeka, čovječanstvo koristi razne mehanizme koji su dizajnirani da olakšaju fizički rad. Jedna od njih je poluga. Šta je to, koja je ideja njegove upotrebe i koji je uslov za ravnotežu poluge, ovaj članak je posvećen razmatranju svih ovih pitanja.

Kada je čovječanstvo počelo primjenjivati princip poluge?

Teško je precizno odgovoriti na ovo pitanje, budući da su jednostavni mehanizmi bili poznati već starim Egipćanima i Mesopotamcima još 3000. godine prije Krista.

Jedan od ovih mehanizama je takozvana kranska poluga. Bio je to dugačak stup, koji se nalazio na osloncu. Potonji je postavljen bliže jednom kraju stuba. Za kraj, koji je bio dalje od oslonca, bila je vezana posuda, a na drugu je stavljena neka protivtega, na primjer kamen. Sistem je podešen na način da bi polunapunjena posuda rezultirala horizontalnim položajem motke.

Poluga dizalice je služila za podizanje vode iz bunara, rijeke ili druge depresije do nivoa na kojem se nalazila osoba. Primjenom male sile na posudu, osoba bi je spustila na izvor vode, posuda bi se napunila tekućinom, a zatim bi se primjenom male sile na drugi kraj stupa protivteže ta posuda mogla podići.

Legenda o Arhimedu i brodu

Svi znaju starogrčki filozof iz grada Sirakuze, Arhimed, koji u svojim radovima ne samo da je opisao princip rada jednostavnih mehanizama (poluga, nagnuta daska), već je dao i odgovarajuće matematičke formule. Njegov izraz ostao je poznat do danas:

Dajte mi uporište i pomeriću ovaj svet!

Kao što znate, niko mu nije pružio takvu podršku, a Zemlja je ostala na svom mjestu. Međutim, ono što je Arhimed zaista mogao pomjeriti bio je brod. Jedna od Plutarhovih legendi (djelo “Paralelni životi”) kaže sljedeće: Arhimed je u pismu svom prijatelju, kralju Hijeronu od Sirakuze, rekao da se može sam kretati koliko god želi. teška težina, pod određenim uslovima. Hiero je bio iznenađen filozofovom izjavom i zamolio ga je da pokaže o čemu govori. Arhimed se složio. Jednog dana, Hijeronov brod, koji se nalazio u doku, bio je natovaren ljudima i buradima napunjenim vodom. Filozof, smješten na određenoj udaljenosti od broda, uspio je da ga podigne iznad vode povlačenjem užadi, uz primjenu male sile.

Komponente poluge

Uprkos činjenici da govorimo o prilično jednostavan mehanizam, još uvijek ima određeni uređaj. Fizički se sastoji od dva glavna dijela: stuba ili grede i oslonca. Kada se razmatraju problemi, motka se smatra objektom koji se sastoji od dva (ili jednog) kraka. Rame je dio motke koji je u odnosu na oslonac s jedne strane. Dužina ruke igra glavnu ulogu u principu rada mehanizma koji se razmatra.

Kada se razmatra poluga u akciji, javljaju se dva dodatna elementa: primijenjena sila i protusila na nju. Prvi nastoji da pokrene objekat koji stvara kontrasilu.

Stanje ravnoteže poluge u fizici

Nakon što smo se upoznali sa strukturom ovog mehanizma, predstavljamo matematičku formulu, pomoću koje možemo reći koji će se krak poluge kretati i u kojem smjeru ili, obrnuto, cijeli uređaj će mirovati. Formula izgleda ovako:

gdje su F1 i F2 sile djelovanja i reakcije, l1 i l2 su dužine krakova na koje se te sile primjenjuju.

Ovaj izraz nam omogućava da proučavamo uslove ravnoteže poluge koja ima os rotacije. Dakle, ako je krak l1 veći od l2, tada će biti potrebna manja vrijednost F1 da bi se uravnotežila sila F2. Naprotiv, ako je l2 > l1, tada će za suprotstavljanje sili F2 biti potrebno primijeniti veliki F1. Ovi zaključci se mogu dobiti prepisivanjem gornjeg izraza u sljedećem obliku:

Kao što se može vidjeti, sile uključene u proces formiranja ravnoteže su obrnuto povezane s dužinom krakova poluge.

Koji su dobici i gubici kada se koristi poluga?

Iz gornjih formula slijedi važan zaključak: uz pomoć duge ruke i male sile možete pomicati predmete ogromne mase. To je istina i mnogi mogu pomisliti da korištenje poluge vodi do osvajanja posla. Ali to nije istina. Rad je količina energije koja se ne može stvoriti ni iz čega.

Analizirajmo rad jednostavne poluge sa dvije poluge l1 i l2. Neka se teret težine P postavi na kraj kraka l2 (F2 = P). Osoba primjenjuje silu F1 na kraj druge ruke i podiže ovaj teret na visinu h. Sada izračunajmo rad svake sile i izjednačimo dobijene rezultate. Dobijamo:

Sila F2 je djelovala duž vertikalne putanje dužine h, a zauzvrat je F1 također djelovala duž vertikale, ali je već bila primijenjena na drugu ruku, čiji se kraj pomjerao za nepoznati iznos x. Da biste ga pronašli, trebate zamijeniti formulu za vezu između sila i krakova poluge u posljednji izraz. Izražavajući x, imamo:

x = F2 * h / F1 = l1 * h / l2.

Ova jednakost pokazuje da ako je l1 > l2, tada F2 > F1 i x > h, odnosno primjenom male sile, možete podići teret velike težine, ali ćete morati pomjeriti odgovarajuću polugu (l1) veća udaljenost. Obrnuto, ako je l1

Dakle, poluga ne daje dobit u radu, ona samo omogućava da se preraspodijeli ili u korist manje primijenjene sile ili u korist veće amplitude kretanja predmeta. U temi fizike o kojoj se raspravlja, funkcioniše opšti filozofski princip: svaki dobitak se nadoknađuje nekim gubitkom.

Vrste poluga

Ovisno o mjestima primjene sile i položaju oslonca, razlikuju se sljedeće vrste ovog mehanizma:

Prva vrsta: uporište je između dvije sile F1 i F2, tako da će dužina krakova odrediti korist od takve poluge. Primjer su obične makaze.
Druga vrsta. Ovdje se sila protiv koje se vrši rad nalazi između oslonca i primijenjene sile. Ova vrsta dizajna znači da će uvijek doći do povećanja snage i gubitka u kretanju i brzini. Primjer za to je vrtna kolica.
Treća vrsta. Posljednja opcija koja ostaje da se implementira u ovom jednostavnom dizajnu je položaj primijenjene sile između oslonca i protusile. U ovom slučaju, postoji dobitak na putu, ali gubitak snage. Primjer bi bila pinceta.

Koncept momenta sile

Svaki problem u mehanici koji uključuje koncept ose ili tačke rotacije tretira se pomoću pravila momenata sila. Budući da je oslonac poluge ujedno i os (tačka) oko koje se sistem rotira, moment sile se također koristi za procjenu ravnoteže ovog mehanizma. Ona se u fizici shvata kao veličina jednaka proizvodu poluge i delujuće sile, odnosno:

S obzirom na ovu definiciju, stanje ravnoteže poluge može se prepisati na sljedeći način:

M1 = M2, gdje je M1 = l1 * F1 i M2 = l2 * F2.

Moment M je aditivnost, što znači da se ukupan moment sile za sistem koji se razmatra može dobiti uobičajenim sabiranjem svih momenata Mi koji na njega djeluju. Međutim, njihov predznak treba uzeti u obzir (sila koja uzrokuje rotaciju sistema u smjeru suprotnom od kazaljke na satu stvara pozitivan moment +M, i obrnuto). Uz to rečeno, pravilo momenta za polugu u ravnoteži bi izgledalo ovako:

Poluga gubi ravnotežu kada je M1 ≠ M2.

Gdje se koristi princip poluge?

Neki primjeri korištenja ovog jednostavnog mehanizma, poznatog od davnina, već su navedeni gore. Evo samo nekoliko dodatnih primjera:

Kliješta: poluga 1. vrste, koja vam omogućava stvaranje ogromnih sila zbog kratke dužine krakova l2, gdje se nalaze zupci alata.
Otvarač za konzerve i čepove: ovo je poluga 2. klase, tako da uvijek daje dobit u primijenjenom naporu.
Štap za pecanje: poluga 3. vrste, koja vam omogućava da pomičete kraj štapa za pecanje s plovkom, potopom i udicom preko velikih amplituda. Gubitak snage se osjeća kada je ribaru teško izvući ribu iz vode, čak i ako njena težina ne prelazi 0,5 kg.

Sam čovjek, sa svojim zglobovima, mišićima, kostima i tetivama, živopisan je primjer sistema s mnogo različitih poluga.

Rješenje problema

Koristimo uvjet ravnoteže poluge o kojem se govori u članku da riješimo jednostavan problem. Potrebno je izračunati približnu dužinu kraka poluge, primjenom sile na čiji je kraj Arhimed mogao podići brod, kako ga opisuje Plutarh.

Da bismo to riješili, uvodimo sljedeće pretpostavke: uzimamo u obzir grčku triremu deplasmana od 90 tona i pretpostavljamo da je oslonac poluge bio 1 metar od centra mase. Budući da je Arhimed, prema legendi, mogao lako podići brod, pretpostavit ćemo da je za to primijenio silu jednaku polovini njegove težine, odnosno oko 400 N (za masu od 82 kg). Zatim, primjenom uvjeta ravnoteže poluge, dobijamo:

F1 * l1 = F2 * l2 => l1 = F2 * l2 / F1 = m * g * l2 / F1 = 90000 * 9,81 * 1/400 ≈ 2,2 km.

Čak i ako povećate primijenjenu silu na težinu samog Arhimeda i dvostruko približite oslonac, dobit ćete dužinu ruke od oko 500 metara, što je također velika vrijednost. Najvjerovatnije je Plutarhova legenda pretjerivanje da bi se pokazala efikasnost poluge, a Arhimed zapravo nije podigao brod iznad vode.

Ulica Kievyan, 16 0016 Jermenija, Jerevan +374 11 233 255

Danas ćemo u lekciji zaviriti u svijet mehanike, naučiti ćemo upoređivati i analizirati. Ali prvo, hajde da izvršimo niz zadataka koji će pomoći da se misteriozna vrata širom otvorimo i pokažemo svu ljepotu takve nauke kao što je mehanika.

Skinuti:

Pregled:

Opštinska budžetska obrazovna ustanova

Srednja škola Mikheykovskaya

Okrug Yartsevo, oblast Smolensk

Lekcija na temu

“Jednostavni mehanizmi.

Primjena zakona ravnoteže

poluga za blokiranje"

7. razred

Sastavljen i vođen

Nastavnik fizike najviše kategorije

Lavnjuženkov Sergej Pavlovič

2017

Ciljevi lekcije (planirani ishodi učenja):

Lični:

- razvijanje vještina upravljanja svojim obrazovnim aktivnostima;

Formiranje interesovanja za fiziku u analizi fizičkih pojava;

Formiranje motivacije postavljanjem kognitivnih zadataka;

Formiranje sposobnosti vođenja dijaloga na bazi ravnopravnih odnosa i međusobnog uvažavanja;

Razvijanje samostalnosti u sticanju novih znanja i praktičnih vještina;

Razvoj pažnje, pamćenja, logičkog i kreativnog mišljenja;

svijest učenika o svom znanju;

metasubjekt:

Razvoj sposobnosti generisanja ideja;

Razvijati sposobnost određivanja ciljeva i zadataka aktivnosti;

Provesti eksperimentalno istraživanje prema predloženom planu;

Na osnovu rezultata eksperimenta formulirajte zaključak;

Razvijati komunikacijske vještine prilikom organizacije posla;

Samostalno evaluirajte i analizirajte vlastite aktivnosti iz perspektive dobijenih rezultata;

Koristite različite izvore za dobijanje informacija.

Predmet:

Formiranje ideje o jednostavnim mehanizmima;

Formiranje sposobnosti prepoznavanja poluga, blokova, kosih ravni, kapija, klinova;

Da li jednostavni mehanizmi daju dobitke u snazi?

Formiranje sposobnosti planiranja i izvođenja eksperimenta, te formulisanja zaključka na osnovu rezultata eksperimenta.

Tokom nastave

Artikal br.

Aktivnosti nastavnika

Aktivnost učenika

Bilješke

Organizaciona faza

Priprema za lekciju

Faza ponavljanja i provjera savladanosti obrađenog gradiva

Rad sa slikama, rad u parovima - usmeno pripovijedanje

Planirano je provjera međusobnog znanja

Faza ažuriranja znanja, postavljanje ciljeva

Uvođenje koncepta „jednostavnih mehanizama“, prema

Organizaciono-aktivna faza: pomoć i kontrola rada učenika

Rad sa udžbenikom, izrada dijagrama

Samopoštovanje

Fizminutka

Fizičke vježbe

Faza organizacije i aktivnosti: praktičan rad, aktualizacija i postavljanje ciljeva

Montaža instalacije

Uvođenje koncepta „poluge“, postavljanje ciljeva

Uvođenje koncepta “snage ramena”

Eksperimentalna potvrda pravila ravnoteže poluge

Samopoštovanje

Faza praktične konsolidacije stečenog znanja: rješavanje problema

Riješiti probleme

Peer review

Faza konsolidacije obrađenog materijala

Odgovorite na pitanja

Učitelj:

Na ekranu je nekoliko slika:

Egipćani grade piramidu (polugu);

Čovjek diže vodu (pomoću kapije) iz bunara;

Ljudi kotrljaju bure na brod (kosa ravan);

Čovjek podiže teret (blok).

Učitelj: Šta ovi ljudi rade? (mašinski rad)

Planirajte svoju priču:

1. Koji su uslovi potrebni za obavljanje mehaničkih radova?

2. Mašinski rad je …………….

3. Simbol mehanički rad

4. Formula rada...

5. Koja je mjerna jedinica za rad?

6. Kako i po kom naučniku nosi ime?

7. U kojim slučajevima je rad pozitivan, negativan ili nula?

Učitelj:

Pogledajmo sada ponovo ove slike i obratimo pažnju na to kako ti ljudi rade svoj posao?

(ljudi koriste dug štap, kragnu, uređaj za nagnutu ravan, blok)

Učitelj: Kako možete nazvati ove uređaje jednom riječju?

Studenti: Jednostavni mehanizmi

Učitelj: Tačno! Jednostavni mehanizmi. Šta mislite o kojoj ćemo temi razgovarati danas na času?

Studenti: O jednostavnim mehanizmima.

Učitelj: U redu. Tema naše lekcije bit će jednostavni mehanizmi (zapisivanje teme lekcije u bilježnicu, slajd s temom lekcije)

Postavimo ciljeve lekcije:

Zajedno sa djecom:

Naučite šta su jednostavni mehanizmi;

Razmotrite vrste jednostavnih mehanizama;

Stanje ravnoteže poluge.

Učitelj: Ljudi, šta mislite za šta se koriste jednostavni mehanizmi?

Studenti: Koriste se za smanjenje sile koju primjenjujemo, tj. da ga transformiše.

Učitelj: Jednostavni mehanizmi se nalaze kako u svakodnevnom životu tako i u svim složenim fabričkim mašinama itd. Momci, koji kućanski aparati i uređaji imaju jednostavne mehanizme.

Učenici: B Vaga sa polugom, makaze, mlin za meso, nož, sjekira, pila itd.

Učitelj: Koji jednostavan mehanizam ima dizalica?

Studenti: Poluga (grana), blokovi.

Učitelj: Danas ćemo pobliže pogledati jednu od vrsta jednostavnih mehanizama. Na stolu je. Kakav je ovo mehanizam?

Učenici: Ovo je poluga.

Okačimo utege na jedan od krakova poluge i, koristeći druge utege, balansiramo polugu.

Hajde da vidimo šta se desilo. Vidimo da se ramena tegova razlikuju jedna od druge. Zamahnimo jednim od krakova poluge. Šta vidimo?

Studenti: Nakon zamaha, poluga se vraća u ravnotežni položaj.

Učitelj: Šta je poluga?

Studenti: Poluga je kruto tijelo koje se može okretati oko fiksne ose.

Učitelj: Kada je poluga u ravnoteži?

Studenti:

Opcija 1: isti broj utega na istoj udaljenosti od ose rotacije;

Opcija 2: veće opterećenje – manja udaljenost od ose rotacije.

Učitelj: Kako se ovaj odnos naziva u matematici?

Studenti: Obrnuto proporcionalno.

Učitelj: Kojom silom tegovi djeluju na polugu?

Studenti: Težina tijela zbog gravitacije Zemlje. P=F kabel = F

Učitelj: Ovo pravilo je uspostavio Arhimed u 3. veku pre nove ere.

zadatak: Koristeći polugu, radnik podiže kutiju tešku 120 kg. Koju silu on primjenjuje na veći krak poluge ako je dužina ovog kraka 1,2 m, a dužina manjeg kraka 0,3 m. Koliki će biti dobitak u sili? (Odgovor: Dobitak snage je 4)

Rješavanje problema (nezavisno uz naknadnu međusobnu provjeru).

1. Prva sila je jednaka 10 N, a rame ove sile je 100 cm. Kolika je vrijednost druge sile ako je njeno rame 10 cm? (Odgovor: 100 N)

2. Radnik pomoću poluge podiže teret mase 1000 N, a pritom primjenjuje silu od 500 N. Koliki je krak veće sile ako je krak manje sile 100 cm? (Odgovor: 50 cm)

Rezimirajući.

Koji se mehanizmi nazivaju jednostavnim?

Koje vrste jednostavnih mehanizama poznajete?

Šta je poluga?

Šta je leveridž?

Koje je pravilo za ravnotežu poluge?

Kakav je značaj jednostavnih mehanizama u ljudskom životu?

2. Navedite jednostavne mehanizme koje nalazite kod kuće i one koje ljudi koriste Svakodnevni život, upisujući ih u tabelu:

Jednostavan mehanizam u svakodnevnom životu, u tehnologiji	Vrsta jednostavnog mehanizma

3. Dodatni. Pripremite izvještaj o jednom jednostavnom mehanizmu koji se koristi u svakodnevnom životu i tehnologiji.

Refleksija.

Dopuni rečenice:

Sada znam, …………………………………………………………..

Shvatio sam da ………………………………………………………………………………………………

Mogu…………………………………………………………………….

Mogu pronaći (uporediti, analizirati, itd.) …………………….

Sam sam to uradio kako treba…………………………………………

Proučeno gradivo sam primenio u konkretnoj životnoj situaciji………….

Svidjela mi se (nije mi se dopala) lekcija ………………………………

Opštinska budžetska obrazovna ustanova Srednja škola Mikhejkovskaja, okrug Jarcevo, Smolenska oblast Lekcija na temu „Jednostavni mehanizmi. Primena zakona ravnoteže poluge na blok" 7. razred Sastavio i vodio nastavnik fizike najviše kategorije Sergej Pavlovič Lavnjuženkov 2016 - 2017 akademska godina Ciljevi časa (planirani ishodi učenja): Lični: razvijanje sposobnosti upravljanja svojim obrazovne aktivnosti; razvijanje interesovanja za fiziku pri analizi fizičkih pojava; formiranje motivacije postavljanjem kognitivnih zadataka; razvijanje sposobnosti za vođenje dijaloga na bazi ravnopravnih odnosa i međusobnog poštovanja; razvijanje samostalnosti u sticanju novih znanja i praktičnih vještina; razvoj pažnje, pamćenja, logičkog i kreativnog mišljenja; svijest učenika o njihovom znanju; Meta-predmet: razvoj sposobnosti generisanja ideja; razvijati sposobnost utvrđivanja ciljeva i zadataka aktivnosti; provesti eksperimentalno istraživanje prema predloženom planu; formulisati zaključak na osnovu rezultata eksperimenta; razvijati komunikacijske vještine pri organizaciji posla; samostalno evaluirati i analizirati vlastite aktivnosti iz perspektive dobijenih rezultata; koristiti različite izvore za dobijanje informacija. Predmet: razvijanje ideje o jednostavnim mehanizmima; razvijanje sposobnosti prepoznavanja poluga, blokova, kosih ravnina, kapija, klinova; da li jednostavni mehanizmi daju dobitke u snazi; razvijanje sposobnosti planiranja i izvođenja eksperimenta, te formulisanja zaključka na osnovu rezultata eksperimenta. Napredak časa br. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Aktivnosti nastavnika Aktivnosti učenika Napomene Organizaciona faza Priprema za čas Faza ponavljanja i provera savladanosti obrađenog gradiva Rad sa slikama, rad u parovima - usmena priča. na plan, međusobna provera znanja Faza ažuriranja znanja, postavljanje ciljeva Faza organizacione aktivnosti: pomoć i kontrola rada učenika Fizminutka Faza organizacione aktivnosti: praktični rad, aktuelizacija i postavljanje ciljeva Faza praktične konsolidacije stečenog znanja: rešavanje problema Faza konsolidacije obrađenog materijala Uvođenje koncepta „jednostavnih mehanizama“, rad sa udžbenikom, izrada dijagrama Samovrednovanje Fizičke vežbe Sastavljanje instalacije Uvođenje koncepta „poluge“, postavljanje ciljeva Uvođenje koncepta „poluge“ poluga sile” Eksperimentalna potvrda pravila ravnoteže poluge Samovrednovanje Rešavanje zadataka Testiranje vršnjaka Odgovori na pitanja Faza diskusije domaćeg zadatka Zapiši zadaća 10 Faza refleksije: učenici su pozvani da istaknu šta je novo, zanimljivo i teško u lekciji. Učitelj: Danas ćemo na času učiti u svijet mehanike i analizirati. Ali prvo, hajde da izvršimo niz zadataka koji će pomoći da se misteriozna vrata širom otvorimo i pokažemo svu ljepotu takve nauke kao što je mehanika. Na ekranu je nekoliko slika: Šta ovi ljudi rade? (mašinski rad) Egipćani grade piramidu (polugu); Čovjek diže vodu (pomoću kapije) iz bunara; Ljudi kotrljaju bure na brod (kosa ravan); Čovjek podiže teret (blok). Učitelj: Planirajte priču: 1. Koji su uslovi potrebni za izvođenje mašinskih radova? 2. Mašinski rad je ……………. 3. Simbol mehaničkog rada 4. Formula rada... 5. Koja je mjerna jedinica rada? 6. Kako i po kom naučniku nosi ime? 7. U kojim slučajevima je rad pozitivan, negativan ili nula? Učitelj: Pogledajmo ponovo ove slike i obratimo pažnju na to kako ovi ljudi rade posao? (ljudi koriste dugi štap, vitlo, uređaj za nagnutu ravan, blok) Nastavnik: Učenici: Jednostavni mehanizmi Nastavnik: Tačno! Jednostavni mehanizmi. Šta mislite o kojoj ćemo temi pričati u lekciji Kako možete nazvati ove uređaje jednom riječju? razgovarati danas? Učenici: O jednostavnim mehanizmima. Učitelj: Tačno. Tema našeg časa će biti jednostavni mehanizmi (zapisivanje teme lekcije u svesku, slajd sa temom časa: Zajedno sa decom: proučite šta su jednostavni mehanizmi; razmotriti vrste jednostavnih mehanizama; stanje ravnoteže poluge. Učitelj: Ljudi, šta mislite za šta se koriste jednostavni mehanizmi? Učenici: Koriste se za smanjenje sile koju primjenjujemo, tj. da ga transformiše. Učitelj: Jednostavni mehanizmi se nalaze i u svakodnevnom životu i u svim složenim fabričkim mašinama itd. Momci, koji kućanski aparati i uređaji imaju jednostavne mehanizme. Učenici: Vaga s polugom, makaze, mlin za meso, nož, sjekira, pila itd. Učitelj: Kakav jednostavan mehanizam ima dizalica? Učenici: Poluga (grana), blokovi. Učitelj: Danas ćemo pobliže pogledati jednu od vrsta jednostavnih mehanizama. Na stolu je. Kakav je ovo mehanizam? Učenici: Ovo je poluga. Okačimo utege na jedan od krakova poluge i, koristeći druge utege, balansiramo polugu. Hajde da vidimo šta se desilo. Vidimo da se ramena tegova razlikuju jedna od druge. Zamahnimo jednim od krakova poluge. Šta vidimo? Učenici: Nakon zamaha, poluga se vraća u ravnotežni položaj. Učitelj: Šta se zove poluga? Učenici: Poluga je kruto tijelo koje se može rotirati oko fiksne ose. Učitelj: Kada je poluga u ravnoteži? Učenici: Opcija 1: isti broj utega na istoj udaljenosti od ose rotacije; Opcija 2: veće opterećenje – manja udaljenost od ose rotacije. Učitelj: Kako se ova zavisnost zove u matematici? Učenici: Obrnuto proporcionalno. Učitelj: Kojom silom tegovi djeluju na polugu? Učenici: Tjelesna težina zbog gravitacije Zemlje. P = F teška = F F  1 F 2 l 2 l 1 gdje je F1 modul prve sile; F2 – modul druge sile; l1 – rame prve sile; l2 – rame druge sile. Učitelj: Ovo pravilo je uspostavio Arhimed u 3. veku pre nove ere. Zadatak: Radnik uz pomoć pajsera podiže kutiju tešku 120 kg. Koju silu on primjenjuje na veći krak poluge ako je dužina ovog kraka 1,2 m, a dužina manjeg kraka 0,3 m. Koliki će biti dobitak u sili? (Odgovor: Dobitak na snazi je 4) Rješavanje problema (samostalno uz naknadnu međusobnu provjeru). 1. Prva sila je jednaka 10 N, a rame ove sile je 100 cm. Kolika je vrijednost druge sile ako je njeno rame 10 cm? (Odgovor: 100 N) 2. Radnik polugom podiže teret mase 1000 N, a pritom primjenjuje silu od 500 N. Koliki je krak veće sile ako je krak manje sile 100 cm? (Odgovor: 50 cm) Sumiranje. Koji se mehanizmi nazivaju jednostavnim? Koje vrste jednostavnih mehanizama poznajete? Šta je poluga? Šta je leveridž? Koje je pravilo za ravnotežu poluge? Kakav je značaj jednostavnih mehanizama u ljudskom životu? D/z 1. Pročitajte pasus. 2. Navedite jednostavne mehanizme koje nalazite kod kuće i one koje osoba koristi u svakodnevnom životu, zabilježivši ih u tabelu: Jednostavan mehanizam u svakodnevnom životu, u tehnologiji Vrsta jednostavnog mehanizma 3. Dodatno. Pripremite izvještaj o jednom jednostavnom mehanizmu koji se koristi u svakodnevnom životu i tehnologiji. Refleksija. Dopuni rečenice: sada znam ……………………………………………………….. Shvatio sam da …………………………………………… ………… ……………………… Mogu……………………………………………………………………. Mogu pronaći (uporediti, analizirati, itd.) ……………………. Samostalno sam završio …………………………………………. Proučeno gradivo sam primijenio u konkretnoj životnoj situaciji …………. Svidjela mi se (nije mi se dopala) lekcija ………………………………

§ 35. MOMENT SILE. USLOVI RAVNOTEŽE POLUGE

Poluga je najjednostavniji, a ne najstariji mehanizam koji osoba koristi. Makaze, rezači žice, lopata, vrata, veslo, volan i ručica mjenjača u automobilu - svi rade na principu poluge. Već tokom izgradnje egipatskih piramida, polugama je podizano kamenje teško deset tona.

Ruka poluge. Pravilo poluge

Poluga je šipka koja se može rotirati oko fiksne ose. Osa O, okomita na ravan slike 35.2. Na desni krak poluge dužine l 2 djeluje sila F 2 , a na lijevi krak poluge dužine l 1 djeluje sila F 1 Mjere se dužine krakova poluge l 1 i l 2 od ose rotacije O do odgovarajućih linija sile F 1 i F 2 .

Neka su sile F 1 i F 2 takve da se poluga ne rotira. Eksperimenti pokazuju da je u ovom slučaju ispunjen sljedeći uvjet:

F 1 ∙ l 1 = F 2 ∙ l 2 . (35.1)

Zapišimo ovu jednakost drugačije:

F 1 /F 2 =l 2 /l 1. (35.2)

Značenje izraza (35.2) je sljedeće: koliko puta je rame l 2 duže od ramena l 1, koliko puta je veličina sile F 1 veća od veličine sile F 2 Ova izjava se naziva pravilo poluge, a omjer F 1 / F 2 je dobitak u snazi.

Dok dobijamo na snazi, gubimo u daljini, jer moramo dosta spuštati desno rame da bismo malo podigli lijevi kraj kraka poluge.

Ali vesla čamca su učvršćena u brave tako da povlačimo kratki krak poluge, primjenjujući značajnu silu, ali dobivamo dobitak u brzini na kraju dugog kraka (Sl. 35.3).

Ako su sile F 1 i F 2 jednake po veličini i pravcu, tada će poluga biti u ravnoteži pod uslovom da je l 1 = l 2, odnosno da je os rotacije u sredini. Naravno, u ovom slučaju nećemo dobiti nikakav dobitak na snazi. Volan automobila je još zanimljiviji (slika 35.4).

Rice. 35.1. Alat

Rice. 35.2. Ruka poluge

Rice. 35.3. Vesla vam daju dobitak u brzini

Rice. 35.4. Koliko poluga vidite na ovoj fotografiji?

Trenutak snage. Stanje ravnoteže poluge

Krak sile l je najkraća udaljenost od ose rotacije do linije djelovanja sile. U slučaju (Sl. 35.5), kada linija djelovanja sile F formira oštar ugao sa ključem, krak sile l je manji od kraka l 2 u slučaju (Sl. 35.6), gdje je sila djeluje okomito na ključ.

Rice. 35.5. Poluga l manje

Proizvod sile F i dužine ruke l naziva se moment sile i označava se slovom M:

M = F ∙ l. (35.3)

Moment sile se mjeri u Nm. U slučaju (sl. 35.6) lakše je rotirati maticu, jer je moment sile kojim djelujemo na ključ veći.

Iz relacije (35.1) proizilazi da u slučaju kada na polugu djeluju dvije sile (slika 35.2), uslov izostanka rotacije poluge je da moment sile koja pokušava da je zakrene u smjeru kazaljke na satu (F 2 ∙ l 2) treba da bude jednak momentu sile koja pokušava da zakrene ručicu suprotno od kazaljke na satu (F 1 ∙ l 1).

Ako na polugu djeluje više od dvije sile, pravilo za ravnotežu poluge zvuči ovako: poluga se ne rotira oko fiksne ose ako je zbroj momenata svih sila koje rotiraju tijelo u smjeru kazaljke na satu jednak zbiru momente svih sila koje ga rotiraju suprotno od kazaljke na satu.

Ako su momenti sila izbalansirani, poluga se okreće u smjeru u kojem je okreće veći moment.

Primjer 35.1

Teret mase 200 g okačen je na lijevoj ruci poluge duge 15 cm Na kojoj udaljenosti od ose rotacije mora biti okačen teret od 150 g da bi poluga bila u ravnoteži?

Rice. 35.6. Rame l veće

Rešenje: Moment prvog tereta (slika 35.7) je jednak: M 1 = m 1 g ∙ l 1.

Moment drugog opterećenja: M 2 = m 2 g ∙ l 2.

Prema pravilu ravnoteže poluge:

M 1 = M 2, ili m 1 ∙ l 1 = m 2 g ∙ l 2.

Dakle: l 2 = .

Proračuni: l 2 = = 20 cm.

Odgovor: Dužina desnog kraka poluge u ravnotežnom položaju je 20 cm.

Oprema: lagana i prilično jaka žica dužine oko 15 cm, spajalice, ravnalo, konac.

Napredak. Postavite omču konca na žicu. Približno na sredini žice, čvrsto zategnite petlju. Zatim objesite žicu na konac (pričvršćivanje konca, recimo, stolna lampa). Uravnotežite žicu pomicanjem petlje.

Optereti polugu sa obe strane centra lancima različite količine spajalice i postići ravnotežu (slika 35.8). Izmjerite dužine krakova l 1 i l 2 sa tačnošću od 0,1 cm. Zapišite svoje rezultate u tabelu.

Rice. 35.8. Studija ravnoteže poluge

Uporedite vrijednosti A i B. Izvedite zaključak.

Zanimljivo je znati.

*Problemi sa tačnim vaganjem.

Poluga se koristi u vagi, a tačnost vaganja zavisi od toga koliko se tačno poklapa dužina krakova.

Moderne analitičke vage mogu težiti do najbližih desetmilionitog dijela grama, odnosno 0,1 mikrograma (slika 35.9). Štoviše, postoje dvije vrste takvih vaga: neke za vaganje lakih tereta, druge - teške. Prvu vrstu možete vidjeti u ljekarni, juvelirskoj radionici ili hemijskom laboratoriju.

Velike vage za opterećenje mogu izmjeriti teret i do tone, ali su i dalje vrlo osjetljive. Ako nagazite na takvu težinu i potom izdahnete vazduh iz pluća, ona će reagovati.

Ultramikrovagne mere masu sa tačnošću od 5 ∙ 10 -11 g (petsto milijarditih delova grama!)

Prilikom vaganja na preciznim vagama nastaju mnogi problemi:

a) Koliko god se trudili, ruke klackalice i dalje nisu jednake.

b) Vage, iako male, razlikuju se po masi.

c) Počevši od određenog praga tačnosti, težina počinje da reaguje na silu vazduha, koja je veoma mala za tela obične veličine.

d) Prilikom postavljanja vage u vakuum, ovaj nedostatak se može eliminisati, ali pri vaganju vrlo malih masa počinju da se osećaju udari molekula vazduha koje nijedna pumpa ne može potpuno ispumpati.

Rice. 35.9. Moderne analitičke vage

Dva načina za poboljšanje tačnosti vaga sa nejednakim krakom.

1. Metoda tariranja. Uklanjanje tereta pomoću rasute tvari kao što je pijesak. Zatim uklanjamo uteg i izvagamo pijesak. Očigledno je da je masa utega jednaka pravoj masi tereta.

2. Alternativni metod vaganja. Teret vagamo na vagi, koja se nalazi, na primjer, na kraku dužine l 1. Neka je masa utega, koja dovodi do balansiranja vage, jednaka m 2. Zatim vagamo isti teret u drugoj posudi, koja se nalazi na kraku dužine l 2. Dobijamo malo drugačiju masu utega m 1. Ali u oba slučaja stvarna masa tereta je m. U oba vaganja ispunjen je sljedeći uvjet: m ∙ l 1 =m 2 ∙ l 2 i m ∙ l 2 = m 1 ∙ l 1 . Rješavajući sistem ovih jednačina dobijamo: m = .

Tema za istraživanje

35.1. Konstruirajte vagu koja može izmjeriti zrno pijeska i opišite probleme na koje ste naišli pri izvršavanju ovog zadatka.

Hajde da sumiramo

Krak sile l je najkraća udaljenost od ose rotacije do linije djelovanja sile.

Moment sile je proizvod sile na kraku: M = F ∙ l.

Poluga se ne okreće ako je zbir momenata sila koje rotiraju tijelo u smjeru kazaljke na satu jednak zbiru momenata svih sila koje ga rotiraju u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.

Vježba 35

1. U kom slučaju poluga daje dobit u snazi?

2. U kom slučaju je lakše zategnuti maticu: sl. 35,5 ili 35,6?

3. Zašto kvaka na vratima maksimalna udaljenost od ose rotacije?

4. Zašto možete podići veći teret sa rukom savijenom u laktu nego sa ispruženom rukom?

5. Lakše je držati dugu šipku vodoravno držeći je za sredinu nego za kraj. Zašto?

6. Primjenom sile od 5 N na krak poluge dužine 80 cm, želimo uravnotežiti silu od 20 N. Kolika bi trebala biti dužina drugog kraka?

7. Pretpostavimo da su sile (slika 35.4) jednake po veličini. Zašto se ne balansiraju?

8. Može li se predmet izbalansirati na vagi tako da se ravnoteža vremenom naruši sama od sebe, bez vanjskih utjecaja?

9. Ima 9 novčića, jedan od njih je falsifikovan. Ona je teža od drugih. Predložite postupak kojim se lažni novčić može nedvosmisleno otkriti u minimalnom broju vaganja. Ne postoje utezi za vaganje.

10. Zašto teret čija je masa manja od praga osjetljivosti vage ne remeti njihovu ravnotežu?

11. Zašto se precizno vaganje vrši u vakuumu?

12. U kom slučaju tačnost vaganja na polužnoj vagi neće zavisiti od delovanja Arhimedove sile?

13. Kako se određuje dužina poluge?

14. Kako se računa moment sile?

15. Formulirajte pravila za ravnotežu poluge.

16. Koji je dobitak na moći u slučaju poluge?

17. Zašto veslač hvata kratak krak poluge?

18. Koliko poluga se može videti na sl. 35.4?

19. Koje bilance se nazivaju analitičkim?

20. Objasnite značenje formule (35.2).

3 istorija nauke. Priča je doprla do naših vremena o tome kako je kralj Sirakuze, Hiero, naredio izgradnju velikog broda na tri palube - trireme (sl. 35.10). Ali kada je brod bio spreman, pokazalo se da se ne može pomaknuti čak ni uz napore svih stanovnika ostrva. Arhimed je smislio mehanizam koji se sastojao od poluga i dozvolio jednoj osobi da lansira brod. O ovom događaju govorio je rimski istoričar Vitruvije.