ما هي قاعدة رافعة الميزان. ذراع الرافعة. ميزان الرافعة. لحظة القوة. القاعدة الذهبية للميكانيكا

هل تعرف ما هو الكتلة؟ هذه أداة دائرية مع خطاف ، والتي تساعد في رفع الأحمال في مواقع البناء على ارتفاع.

يبدو وكأنه رافعة؟ بالكاد. ومع ذلك ، فإن الكتلة هي أيضًا آلية بسيطة. علاوة على ذلك ، يمكننا التحدث عن قابلية تطبيق قانون توازن الرافعة على الكتلة. كيف يكون هذا ممكنا؟ دعونا نفهم ذلك.

تطبيق قانون التوازن

الكتلة عبارة عن جهاز يتكون من عجلة ذات أخدود يتم من خلاله تمرير كابل أو حبل أو سلسلة ، بالإضافة إلى حامل بخطاف متصل بمحور العجلة. يمكن أن تكون الكتلة ثابتة أو متحركة. تحتوي الكتلة الثابتة على محور ثابت ، ولا تتحرك عند رفع الحمل أو خفضه. تساعد الكتلة غير المنقولة على تغيير اتجاه القوة. بعد إلقاء حبل على مثل هذه الكتلة ، معلقًا في الأعلى ، يمكننا رفع الحمل ، بينما نكون في الأسفل. ومع ذلك ، فإن استخدام الكتلة الثابتة لا يمنحنا مكاسب في القوة. يمكننا تخيل كتلة كرافعة تدور حول دعامة ثابتة - محور الكتلة. بعد ذلك ، سيكون نصف قطر الكتلة مساويًا للأكتاف المطبقة على جانبي القوى - قوة الجر للحبل مع الحمل على جانب واحد وجاذبية الحمل على الجانب الآخر. ستكون الأكتاف متساوية ، على التوالي ، لا يوجد ربح في القوة.

الوضع مختلف مع الكتلة المتحركة. تتحرك الكتلة المتحركة مع الحمولة ، كما لو كانت موضوعة على حبل. في هذه الحالة ، ستكون نقطة الارتكاز في كل لحظة من الوقت عند نقطة اتصال الكتلة بالحبل على جانب واحد ، وسيتم تطبيق الحمل على مركز الكتلة ، حيث يتم توصيله بالمحور ، سيتم تطبيق قوة الجر عند نقطة التلامس مع الحبل على الجانب الآخر من الكتلة. أي أن كتف وزن الجسم سيكون نصف قطر الكتلة ، وسيكون كتف قوة الدفع لدينا هو القطر. القطر ، كما تعلم ، هو ضعف نصف القطر ، على التوالي ، تختلف الأذرع في الطول بمعامل اثنين ، ومكاسب القوة التي تم الحصول عليها باستخدام الكتلة المتحركة هي اثنان. في الممارسة العملية ، يتم استخدام مزيج من كتلة ثابتة مع كتلة متحركة. لا تعطي الكتلة غير المنقولة المثبتة في الأعلى زيادة في القوة ، ولكنها تساعد في رفع الحمل أثناء الوقوف في الأسفل. والكتلة المتحركة ، التي تتحرك مع الحمل ، تضاعف القوة المطبقة ، مما يساعد على رفع الأحمال الكبيرة إلى ارتفاع.

القاعدة الذهبية للميكانيكا

السؤال الذي يطرح نفسه: هل الأجهزة المستخدمة تعطي ربحًا في العمل؟ الشغل هو حاصل ضرب المسافة المقطوعة مضروبة في القوة المطبقة. ضع في اعتبارك رافعة بذراع تختلف بمقدار ضعفين في طول الذراع. ستمنحنا هذه الرافعة المالية ربحًا في القوة مرتين ، ومع ذلك ، فإن ضعف الرافعة المالية ستنتقل بمقدار الضعف. أي ، على الرغم من زيادة القوة ، فإن العمل المنجز سيكون هو نفسه. هذه هي المساواة في العمل عند استخدام آليات بسيطة: كم مرة نكتسب فيها القوة ، في كثير من المرات نفقد في المسافة. هذه القاعدة تسمى القاعدة الذهبية للميكانيكا.، وهو ينطبق تمامًا على جميع الآليات البسيطة. لذلك ، فإن الآليات البسيطة تسهل عمل الشخص ، لكنها لا تقلل من العمل الذي يقوم به. إنها تساعد ببساطة في ترجمة نوع من الجهد إلى نوع آخر ، يكون أكثر ملاءمة في موقف معين.

الأقسام: الفيزياء

نوع الدرس:درس التعلم

أهداف الدرس:

• التعليمية:
  • الإلمام باستخدام الآليات البسيطة في الطبيعة والتكنولوجيا ؛
  • لتكوين مهارات تحليل مصادر المعلومات ؛
  • لتأسيس قاعدة توازن الرافعة بشكل تجريبي ؛
  • لتكوين قدرة الطلاب على إجراء التجارب (التجارب) واستخلاص النتائج منها.
• النامية:
  • تطوير القدرة على الملاحظة والتحليل والمقارنة والتعميم والتصنيف ورسم المخططات وصياغة استنتاجات حول المادة المدروسة ؛
  • تنمية الاهتمام المعرفي واستقلالية التفكير والفكر ؛
  • تطوير خطاب شفهي كفء ؛
  • تطوير المهارات العملية.
• التعليمية:
  • التربية الأخلاقية: حب الطبيعة ، والشعور بالمساعدة المتبادلة ، وأخلاقيات العمل الجماعي ؛
  • تعليم الثقافة في تنظيم العمل التربوي.

مفاهيم أساسية:

• الآليات
• ذراع الرافعة
• كتف القوة
• حاجز
• بوابة
• مستوى مائل
• وتد
• أفسد

معدات:كمبيوتر ، عرض تقديمي ، نشرة (بطاقات عمل) ، رافعة على حامل ثلاثي القوائم ، مجموعة أوزان ، معمل موضوع حول موضوع "ميكانيكا ، آليات بسيطة".

أثناء الفصول

I. المرحلة التنظيمية

1. التحية.
2. تحديد الغائبين.
3. التحقق من جاهزية الطلاب للدرس.
4. التحقق من جاهزية الفصل للدرس.
5. تنظيم الاهتمام .

II. خطوة التحقق من الواجب المنزلي

1. الكشف عن قيام الفصل بأكمله بواجب منزلي.
2. فحص بصري للمهام في المصنف.
3. معرفة أسباب عدم إنجاز الطلاب الفرديين للمهمة.
4. أسئلة عن الواجبات المنزلية.

ثالثا. مرحلة إعداد الطلاب للاستيعاب النشط والواعي للمواد الجديدة

"يمكنني قلب الأرض برافعة ، فقط أعطني نقطة ارتكاز"

أرخميدس

تخمين الألغاز:

1. حلقتان ونهايتان وقرنفل في المنتصف. ( مقص)

2. اهتزت شقيقتان - بحثا عن الحقيقة ، وعندما وصلوا إلى ذلك توقفوا. ( مقاييس)

3. الأقواس ، الأقواس - ستعود إلى المنزل - وتمتد. ( فأس)

4. أي نوع من معجزة العملاق؟
يمد يده إلى الغيوم
يعمل:
يساعد في بناء منزل. ( رافعة)

- انظر بعناية إلى الإجابات واتصل بها في كلمة واحدة. "أداة ، آلة" في اليونانية تعني "آليات".

آلية- من الكلمة اليونانية "؟؟؟؟ v؟" - أداة, مبنى.
سيارة- من الكلمة اللاتينية " آلة" – مبنى.

- اتضح أن العصا العادية هي أبسط آلية. من يعرف ماذا يسمى؟
- لنقم بصياغة موضوع الدرس معًا: ....
- افتح دفاتر ، اكتب تاريخ وموضوع الدرس: "آليات بسيطة. شروط توازن الرافعة.
- ما هو الهدف الذي يجب أن نضعه معكم اليوم في الدرس ...

رابعا. مرحلة استيعاب المعرفة الجديدة

قال أرخميدس منذ أكثر من 2000 عام: "يمكنني قلب الأرض برافعة ، فقط أعطني نقطة ارتكاز" - هذه الكلمات ، التي هي نقوش درسنا. وما زال الناس يتذكرونها وينتقلون من فم إلى فم. لماذا؟ هل كان أرخميدس على حق؟

- بدأ الناس في استخدام الرافعات في العصور القديمة.
ما رأيك هم من أجل؟
- طبعا لتسهيل العمل.
- كان أول شخص استخدم الرافعة هو سلفنا البعيد ، الذي كان ينقل الأحجار الثقيلة بعصا بحثًا عن الجذور الصالحة للأكل أو الحيوانات الصغيرة المختبئة تحت الجذور. نعم ، نعم ، لأن العصا العادية التي لها نقطة ارتكاز يمكن لفها حولها هي الرافعة الحقيقية.
هناك الكثير من الأدلة على أنه في البلدان القديمة - بابل ومصر واليونان - استخدم البناؤون على نطاق واسع الرافعات عند رفع ونقل التماثيل والأعمدة والأحجار الضخمة. في ذلك الوقت لم يكونوا على دراية بقانون الرافعة ، لكنهم كانوا يعرفون جيدًا بالفعل أن الرافعة في الأيدي القادرة تحول حمولة ثقيلة إلى حمولة خفيفة.
ذراع الرافعة- جزء لا يتجزأ من كل آلة أو أداة آلية أو آلية حديثة تقريبًا. الحفار يحفر خندقًا - يعمل "ذراعه" الحديدي مع دلو كرافعة. يغير السائق سرعة السيارة باستخدام ذراع نقل السرعات. يعلق الصيدلي المساحيق على موازين صيدلية دقيقة للغاية ، والجزء الرئيسي من هذه المقاييس هو الرافعة.
عند حفر الأسرة في الحديقة ، تصبح الجرافة التي في أيدينا أيضًا رافعة. جميع أنواع أذرع التأرجح والمقابض والبوابات كلها روافع.

- دعنا نتعرف على آليات بسيطة.

ينقسم الفصل إلى ست مجموعات تجريبية:

الأول يدرس المستوى المائل.
2 يفحص الرافعة.
الثالث يدرس الكتلة.
4 يفحص البوابة.
5 يفحص الوتد.
6 يفحص المسمار.

يتم العمل حسب الوصف المقترح لكل مجموعة في بطاقة العمل. ( المرفق 1 )

نرسم مخططًا بناءً على إجابات الطلاب. ( الملحق 2 )

- ما هي الآليات التي تعرفت عليها ...
ما هي الآلات البسيطة؟ ...

ذراع الرافعة- جسم صلب يمكن أن يدور حول دعامة ثابتة. في الممارسة العملية ، يمكن أن تلعب العصا واللوحة والعتلة وما إلى ذلك دور الرافعة.
الرافعة لها نقطة ارتكاز وكتف. كتف- هذه هي أقصر مسافة من نقطة الارتكاز إلى خط عمل القوة (أي العمود العمودي الذي انخفض من نقطة ارتكاز إلى خط عمل القوة).
عادة ، يمكن اعتبار القوى المطبقة على الرافعة وزن الجسم. إحدى القوتين سوف نسميها قوة المقاومة ، والأخرى - القوة الدافعة.
على الصورة ( الملحق 4 ) ترى رافعة بذراع متساوية تُستخدم لموازنة القوى. مثال على مثل هذا التطبيق للرافعة هو الميزان. ما رأيك سيحدث إذا تضاعفت إحدى القوى؟
هذا صحيح ، المقاييس ستخرج عن التوازن (أعرضها في المقاييس العادية).
هل تعتقد أن هناك طريقة لتحقيق التوازن بين القوة الأكبر والأقل؟

يا رفاق ، أقترح عليك خلال تجربة صغيرةاشتق شرط التوازن للرافعة.

تجربة

توجد أذرع معملية على الطاولات. دعنا نتعرف معك عندما تكون الرافعة متوازنة.
للقيام بذلك ، قم بتعليق حمولة واحدة على الخطاف على الجانب الأيمن على مسافة 15 سم من المحور.

• وازن الرافعة بوزن واحد. قم بقياس كتفك الأيسر.
• وازن الرافعة لكن بوزنين. قم بقياس كتفك الأيسر.
• وازن الرافعة ولكن بثلاثة أوزان. قم بقياس كتفك الأيسر.
• وازن الرافعة ولكن بأربعة أوزان. قم بقياس كتفك الأيسر.

- ما هي الاستنتاجات التي يمكن استخلاصها:

• حيثما توجد قوة أكبر ، يكون هناك نفوذ أقل.
• كم مرة زادت القوة ، وكم مرة انخفض الكتف ،

- لنصوغ قاعدة توازن الرافعة:

تكون الرافعة في حالة توازن عندما تكون القوى المؤثرة عليها متناسبة عكسياً مع أكتاف هذه القوى.

- والآن حاول كتابة هذه القاعدة رياضياً ، أي الصيغة:

و 1 لتر 1 = و 2 لتر 2 => F 1 / F 2 \ u003d لتر 2 / لتر 1

أسس أرخميدس قاعدة التوازن للرافعة.
من هذه القاعدة يتبعأنه يمكن موازنة قوة أصغر برافعة أكبر.

استرخاء: أغمض عينيك وقم بتغطيتها براحة يدك. تخيل ورقة بيضاء وحاول أن تكتب اسمك ولقبك على ذهنك. ضع فترة في نهاية الإدخال. ننسى الآن الحروف وتذكر فقط النقطة. يجب أن يبدو لك وكأنه يتحرك من جانب إلى آخر في تذبذب بطيء ولطيف. أنت مرتاح ... أزل راحة يدك ، افتح عينيك ، سنعود إلى العالم الحقيقي المليء بالقوة والطاقة.

V. مرحلة توطيد المعرفة الجديدة

1. تابع العبارة ...

• الرافعة ... صلب، والتي يمكن أن تدور حول دعامة ثابتة
• تكون الرافعة في حالة توازن إذا ... القوى المؤثرة عليها تتناسب عكسيا مع أكتاف هذه القوى.
• ذراع القوة ... أقصر مسافة من نقطة الارتكاز إلى خط عمل القوة (أي ، انخفض العمود العمودي من نقطة ارتكاز إلى خط عمل القوة).
• القوة تقاس بـ ...
• يتم قياس الرافعة المالية بـ ...
• الآلات البسيطة ... الرافعة وأنواعها: - إسفين ، برغي ؛ الطائرة المائلة وأنواعها: إسفين ، برغي.
• هناك حاجة إلى آليات بسيطة من أجل ... من أجل الحصول على مكاسب في القوة

2. املأ الجدول (بنفسك):

ابحث عن آليات بسيطة في الأجهزة

التحكم المتبادل

نقل التقييم بعد مراجعة الأقران إلى مخطط التقييم الذاتي.

هل كان أرخميدس على حق؟

كان أرخميدس على يقين من عدم وجود مثل هذا الحمل الثقيل الذي لن يرفعه الشخص - ما عليك سوى استخدام الرافعة.
ومع ذلك فقد بالغ أرخميدس في تضخيم إمكانيات الإنسان. إذا كان أرخميدس يعرف حجم كتلة الأرض ، فمن المحتمل أنه امتنع عن التعجب المنسوب إليه من قبل الأسطورة: "أعطني نقطة دعم ، وسوف أرفع الأرض!". بعد كل شيء ، من أجل تحريك الأرض بمقدار 1 سم فقط ، يجب أن تقطع يد أرخميدس مسافة 10 18 كم. اتضح أنه من أجل تحريك الأرض بمقدار ملليمتر واحد ، يجب أن تكون الذراع الطويلة للرافعة أكبر من الذراع القصيرة التي تبلغ 100.000.000.000 تريليون. مرة واحدة! نهاية هذا الكتف قد تسافر 1،000،000 تريليون. كيلومترات (تقريبًا). ومثل هذه الرحلة تستغرق من الإنسان ملايين السنين! .. ولكن هذا موضوع درس آخر.

السادس. مرحلة إطلاع الطلاب على الواجب البيتي ، تعليمات حول كيفية إكماله

1. التلخيص: ما هي الأشياء الجديدة التي تم تعلمها في الدرس ، وكيف يعمل الفصل ، وأي من الطلاب عمل بجد خاصة (الدرجات).

2. الواجب المنزلي

للجميع: § 55-56
لأولئك الذين يرغبون: عمل لغز الكلمات المتقاطعة حول موضوع "آليات بسيطة في منزلي"
فرديًا: إعداد رسائل أو عرض تقديمي "نفوذ في الحياة البرية" ، "قوة أيدينا".

- اكتمل الدرس! وداعا كل التوفيق لك!

الرافعة عبارة عن جسم صلب يمكن أن يدور حول نقطة ثابتة. النقطة الثابتة تسمى نقطة ارتكاز. المسافة من نقطة ارتكاز إلى خط عمل القوة تسمى كتفهذه القوة.

حالة توازن الرافعة: الرافعة في حالة توازن إذا تم تطبيق القوى على الرافعة F1و F2تميل إلى تدويرها في اتجاهين متعاكسين ، وتتناسب وحدات القوى عكسًا مع أكتاف هذه القوى: F1 / F2 = ل 2 / لتر 1أسس أرخميدس هذه القاعدة. وفقا للأسطورة ، صرخ: أعطني موطئ قدم وسأرفع الأرض .

للرافعة ، "القاعدة الذهبية" للميكانيكا (إذا كان من الممكن إهمال الاحتكاك وكتلة الرافعة).

من خلال تطبيق بعض القوة على رافعة طويلة ، من الممكن رفع حمولة بالطرف الآخر للرافعة ، والتي يتجاوز وزنها بكثير هذه القوة. هذا يعني أنه باستخدام الرافعة المالية ، يمكنك الحصول على قوة. عند استخدام الرافعة المالية ، يكون كسب القوة مصحوبًا بالضرورة بنفس الخسارة في الطريق.

لحظة القوة. حكم اللحظة

يسمى ناتج معامل القوة وذراعه لحظة القوة.م = Fl ، حيث M هي لحظة القوة ، F هي القوة ، l هي ذراع القوة.

حكم اللحظة: تكون الرافعة في حالة توازن إذا كان مجموع لحظات القوى التي تسعى إلى تدوير الرافعة في اتجاه واحد يساوي مجموع لحظات القوى التي تسعى إلى تدويرها في الاتجاه المعاكس. تنطبق هذه القاعدة على أي جسم صلب يمكنه الدوران حول محور ثابت.

تميز لحظة القوة عمل الدوران للقوة. هذا العمل يعتمد على كل من قوتها وكتفها. لهذا السبب ، على سبيل المثال ، عندما يريدون فتح باب ، فإنهم يحاولون تطبيق القوة قدر الإمكان من محور الدوران. بمساعدة قوة صغيرة ، يتم إنشاء لحظة مهمة ويفتح الباب. يصعب فتحه عن طريق الضغط بالقرب من المفصلات. للسبب نفسه ، من الأسهل فك الجوز لفترة أطول مفتاح الربط، من السهل إزالة البرغي باستخدام مفك براغي بمقبض أوسع ، إلخ.

وحدة SI لقوة القوة هي نيوتن متر (1 نيوتن * م). هذه لحظة قوة 1 نيوتن ، لها كتف 1 متر.

الرافعة عبارة عن جسم صلب يمكن أن يدور حول نقطة ثابتة.

النقطة الثابتة تسمى نقطة الارتكاز.

من الأمثلة المعروفة للرافعة الأرجوحة (الشكل 25.1).

عندما يتأرجح شخصان يتوازنان بعضهما البعض؟لنبدأ بالملاحظات. بالطبع ، لقد لاحظت أن شخصين يتأرجح أحدهما الآخر إذا كان لهما نفس الوزن تقريبًا وكانا على مسافة واحدة تقريبًا من نقطة الارتكاز (الشكل 25.1 ، أ).

أرز. 25.1. حالة توازن متأرجحة: أ - يوازن الأشخاص ذوو الوزن المتساوي بعضهم البعض عندما يجلسون على مسافات متساوية من نقطة الارتكاز ؛ ب - الناس وزن مختلفيوازن كل منهما الآخر عندما يجلس الأثقل بالقرب من نقطة الارتكاز

إذا كان هذان النوعان مختلفين تمامًا في الوزن ، فإنهما يوازنان بعضهما البعض فقط بشرط أن يكون الأثقل أقرب إلى نقطة الارتكاز (الشكل 25.1 ، ب).

دعونا الآن ننتقل من الملاحظات إلى التجارب: دعونا نجد تجريبياً شروط توازن الرافعة.

دعونا نضع الخبرة

تظهر التجربة أن الأحمال المتساوية في الوزن توازن بين الرافعة إذا تم تعليقها على نفس المسافة من نقطة الارتكاز (الشكل 25.2 ، أ).

إذا كانت البضاعة وزن مختلف، إذن تكون الرافعة في حالة توازن عندما يكون الحمل الأثقل أقرب بكثير من نقطة الارتكاز ، كم مرة يكون وزنها أكبر من وزن الحمولة الخفيفة (الشكل 25.2 ، ب ، ج).

أرز. 25.2. تجارب على إيجاد حالة التوازن للرافعة

حالة توازن الرافعة.المسافة من نقطة ارتكاز إلى الخط المستقيم التي تعمل على طولها القوة تسمى كتف هذه القوة. دع F 1 و F 2 تدل على القوى المؤثرة على الرافعة من جانب الأحمال (انظر الرسوم البيانية على الجانب الأيمن من الشكل 25.2). دعونا نشير إلى أكتاف هذه القوى على أنها 1 و 2 على التوالي. أظهرت تجاربنا أن الرافعة في حالة توازن إذا كانت القوى F 1 و F 2 المطبقة على الرافعة تميل إلى تدويرها في اتجاهين متعاكسين ، وأن وحدات القوى تتناسب عكسًا مع أكتاف هذه القوى:

F 1 / F 2 \ u003d لتر 2 / لتر 1.

تم إنشاء هذا الشرط لتوازن الرافعة بشكل تجريبي من قبل أرخميدس في القرن الثالث قبل الميلاد. ه.

يمكنك معرفة حالة التوازن للرافعة من خلال الخبرة في العمل المخبري № 11.