Koje je pravilo ravnoteže poluge. Ruka poluge. Balans poluge. Trenutak snage. Zlatno pravilo mehanike

Znate li šta je blok? Ovo je tako okrugla naprava s kukom, uz pomoć koje na gradilištima podižu teret na visinu.

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 držača sa kukom pričvršćenom za osovinu točka. Blok može biti fiksni ili pomičan. Fiksni blok ima fiksnu osovinu i ne pomiče se kada se teret podiže ili spušta. Nepokretni blok pomaže u promjeni smjera sile. Bacivši konopac preko takvog bloka, okačenog na vrhu, možemo podići teret, dok smo sami na dnu. Međutim, upotreba fiksnog bloka ne daje nam dobit u snazi. Blok možemo zamisliti kao polugu koja rotira oko fiksnog oslonca - ose bloka. Tada će polumjer bloka biti jednak ramenima primijenjenim na obje strane sila - vučnoj sili našeg užeta s opterećenjem na jednoj strani i gravitaciji tereta s druge strane. Ramena će biti jednaka, odnosno nema dobitka u snazi.

Drugačija je situacija sa pokretnim blokom. Pomični 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, opterećenje će biti primenjeno na centar bloka, gde je pričvršćeno za osu, a vučna sila će biti primijenjena na mjestu kontakta sa užetom na drugoj strani bloka. To jest, rame tjelesne težine će biti polumjer bloka, a rame sile našeg potiska će biti prečnik. Promjer je, kao što znate, dvostruko veći od radijusa, odnosno krakovi se razlikuju po dužini za faktor dva, a dobitak u snazi ​​dobiven korištenjem pokretnog bloka je dva. U praksi se koristi kombinacija fiksnog i pokretnog bloka. Nepokretni blok fiksiran na vrhu ne daje dobit u snazi, ali pomaže 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 dobitak u radu? Rad je proizvod prijeđenog puta i primijenjene sile. Zamislite polugu sa krakovima koji se razlikuju za faktor dva u dužini ruke. Ova poluga će nam dati dvostruko povećanje snage, međutim, dvostruko više 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 imamo dobitak u snazi, toliko puta gubimo na udaljenosti. Ovo pravilo se naziva zlatnim pravilom mehanike., a odnosi se na apsolutno sve jednostavne mehanizme. Stoga jednostavni mehanizmi olakšavaju rad osobe, ali ne smanjuju posao koji on obavlja. Oni jednostavno pomažu da se jedna vrsta napora prevede u drugu, prikladniju u određenoj situaciji.

Odjeljci: fizika

Vrsta lekcije: učenje lekcije

Ciljevi lekcije:

• edukativni:
  • poznavanje upotrebe jednostavnih mehanizama u prirodi i tehnologiji;
  • formirati vještine analize izvora informacija;
  • eksperimentalno utvrditi pravilo ravnoteže poluge;
  • formirati sposobnost učenika da izvode eksperimente (eksperimente) i iz njih izvode zaključke.
• u razvoju:
  • razvijati sposobnost posmatranja, analiziranja, upoređivanja, generalizacije, klasifikacije, sastavljanja dijagrama, formulisanja zaključaka o proučavanom materijalu;
  • razvijati kognitivni interes, samostalnost mišljenja i intelekta;
  • razviti kompetentan usmeni govor;
  • razvijati praktične vještine.
• edukativni:
  • moralni odgoj: ljubav prema prirodi, osjećaj za drugarsko uzajamno pomaganje, etika grupnog rada;
  • vaspitanje kulture u organizaciji vaspitno-obrazovnog rada.

Osnovni koncepti:

• mehanizama
• poluga
• rame snage
• blok
• kapija
• kosoj ravni
• klin
• vijak

Oprema: kompjuter, prezentacija, materijal (radne kartice), poluga na stativu, komplet utega, laboratorijski set na temu "Mehanika, jednostavni mehanizmi".

TOKOM NASTAVE

I. Organizaciona faza

1. Pozdrav.
2. Utvrđivanje odsutnosti.
3. Provjera spremnosti učenika za čas.
4. Provjera pripremljenosti učionice za čas.
5. Organizacija pažnje .

II. Korak provjere domaće zadaće

1. Otkrivanje činjenice da je domaći zadatak radio cijeli razred.
2. Vizuelna provjera zadataka u radnoj svesci.
3. Utvrđivanje razloga neispunjavanja zadatka od strane pojedinih učenika.
4. Pitanja o domaćem zadatku.

III. Faza pripreme učenika za aktivno i svjesno usvajanje novog gradiva

"Mogao bih da okrenem Zemlju polugom, samo mi daj tačku oslonca"

Arhimed

Pogodi zagonetke:

1. Dva prstena, dva kraja i karanfili u sredini. ( Makaze)

2. Dve sestre su se ljuljale - tražile su istinu, a kada su je došle, prestale su. ( Vage)

3. Naklon, naklon - doći će kući - ispruži se. ( Sjekira)

4. Kakav čudesni div?
Pruža ruku do oblaka
obavljanje posla:
Pomaže u izgradnji kuće. ( Crane)

- Pogledajte ponovo pažljivo odgovore i nazovite ih jednom rečju. "Alat, mašina" na grčkom znači "mehanizmi".

Mehanizam- od grčke riječi "????v?" - alat, zgrada.
Auto- od latinske riječi " mašina" – zgrada.

- Ispostavilo se da je običan štap najjednostavniji mehanizam. Ko zna kako se to zove?
- Hajde da zajedno formulišemo temu časa: ....
– Otvorite sveske, zapišite datum i temu lekcije: „Jednostavni mehanizmi. Uslovi ravnoteže poluge.
- Koji je cilj koji treba da vam postavimo danas na lekciji...

IV. Faza asimilacije novog znanja

„Mogao bih da okrenem Zemlju polugom, samo mi daj uporište“ - ove riječi, koje su epigraf naše lekcije, rekao je Arhimed prije više od 2000 godina. A ljudi ih se još uvijek sjećaju i prenose od usta do usta. Zašto? Da li je Arhimed bio u pravu?

- Poluge su ljudi počeli da koriste u davna vremena.
Šta misliš čemu služe?
- Naravno, radi lakšeg rada.
- Prva osoba koja je upotrijebila polugu bio je naš daleki praistorijski predak, koji je štapom pomicao teško kamenje u potrazi za jestivim korijenjem ili malim životinjama koje se skrivaju ispod korijena. Da, da, jer običan štap koji ima uporište oko kojeg se može okretati je prava poluga.
Postoji mnogo dokaza da su u starim zemljama - Babilonu, Egiptu, Grčkoj - graditelji naširoko koristili poluge prilikom podizanja i transporta statua, stupova i ogromnog kamenja. U to vrijeme nisu znali za zakon poluge, ali su već dobro znali da poluga u sposobnim rukama pretvara težak teret u lagan.
Ruka poluge- sastavni je dio gotovo svake moderne mašine, alatne mašine, mehanizma. Bager kopa jarak - njegova željezna "ruka" s kantom djeluje kao poluga. Vozač mijenja brzinu automobila pomoću ručice mjenjača. Farmaceut vješa praškove na vrlo preciznu ljekarničku vagu, glavni dio ovih vaga je poluga.
Kopajući leje u bašti, lopata u našim rukama postaje i poluga. Sve vrste klackalica, ručki i kapija su sve poluge.

- Hajde da se upoznamo sa jednostavnim mehanizmima.

Odeljenje je podeljeno u šest eksperimentalnih grupa:

1. proučava nagnutu ravan.
2. ispituje polugu.
3. uči blok.
4. ispituje kapiju.
5. uči klin.
6. ispituje vijak.

Rad se izvodi prema opisu predloženom svakoj grupi u radnoj kartici. ( Aneks 1 )

Na osnovu odgovora učenika sastavljamo dijagram. ( Aneks 2 )

- Sa kojim mehanizmima ste se upoznali...
Čemu služe jednostavne mašine? …

Ruka poluge- kruto tijelo koje se može rotirati oko fiksnog nosača. U praksi, štap, daska, poluga itd. mogu igrati ulogu poluge.
Poluga ima uporište i rame. Rame- ovo je najkraća udaljenost od uporišta do linije djelovanja sile (tj. okomice spuštene od uporišta do linije djelovanja sile).
Obično se sile koje se primjenjuju na polugu mogu smatrati težinom tijela. Jednu od sila ćemo nazvati silom otpora, drugu - pokretačkom silom.
Na slici ( Dodatak 4 ) vidite polugu jednake ruke koja se koristi za balansiranje sila. Primjer takve primjene poluge je vaga. Šta mislite da će se dogoditi ako se jedna od sila udvostruči?
Tako je, vaga će izaći iz ravnoteže (pokazujem na običnoj vagi).
Mislite li da postoji način da se uravnoteži veća moć sa manjom?

Ljudi, predlažem vam tokom mini eksperiment izvesti uslov ravnoteže za polugu.

Eksperimentiraj

Na stolovima su laboratorijske poluge. Hajde da zajedno sa vama saznamo kada će poluga biti u ravnoteži.
Da biste to učinili, objesite jedan teret na kuku s desne strane na udaljenosti od 15 cm od ose.

• Uravnotežite ručicu sa jednim utegom. Izmjerite lijevo rame.
• Balansirajte polugu, ali sa dva utega. Izmjerite lijevo rame.
• Balansirajte polugu, ali sa tri utega. Izmjerite lijevo rame.
• Balansirajte polugu, ali sa četiri utega. Izmjerite lijevo rame.

– Koji se zaključci mogu izvući:

• Gdje je više snage, manje je poluge.
• Koliko se puta povećala snaga, koliko puta se rame smanjilo,

- Hajde da formulišemo pravilo balansa poluge:

Poluga je u ravnoteži kada su sile koje djeluju na nju obrnuto proporcionalne ramenima tih sila.

- A sada pokušajte matematički zapisati ovo pravilo, odnosno formulu:

F 1 l 1 = F 2 l 2 => F 1 / F 2 \u003d l 2 / l 1

Pravilo ravnoteže za polugu uspostavio je Arhimed.
Iz ovog pravila slijedi da se manja sila može izbalansirati polugom veće sile.

opuštanje: Zatvorite oči i pokrijte ih dlanovima. Zamislite list bijelog papira i pokušajte na njemu mentalno napisati svoje ime i prezime. Stavite tačku na kraj unosa. Sada zaboravite na slova i zapamtite samo tačku. Trebalo bi vam izgledati kao da se krećete s jedne strane na drugu u sporim, nježnim mrdanjima. Opušteni ste...maknite dlanove, otvorite oči, vraćamo se u stvarni svijet puni snage i energije.

V. Faza konsolidacije novog znanja

1. Nastavite frazu...

• Poluga je... solidan, koji se može rotirati oko fiksnog nosača
• Poluga je u ravnoteži ako... sile koje djeluju na njega obrnuto su proporcionalne ramenima ovih sila.
• Ruka snage je... najkraća udaljenost od uporišta do linije djelovanja sile (tj. okomice spuštene od uporišta na liniju djelovanja sile).
• Snaga se meri u...
• Poluga se mjeri u...
• Jednostavne mašine su... poluga i njene vrste: - klin, vijak; nagnuta ravnina i njene vrste: klin, vijak.
• Potrebni su jednostavni mehanizmi za... kako bi dobili dobitak na snazi

2. Popunite tabelu (samostalno):

Pronađite jednostavne mehanizme u uređajima

MEĐUSOBNA KONTROLA

Prenesite ocjenu nakon recenzije u tabelu samoprocjene.

Da li je Arhimed bio u pravu?

Arhimed je bio siguran da ne postoji tako težak teret koji osoba ne bi podigla - samo trebate koristiti polugu.
Pa ipak, Arhimed je preuveličao mogućnosti čoveka. Da je Arhimed znao kolika je masa Zemlje, vjerovatno bi se suzdržao od uzvika koji mu pripisuje legenda: „Daj mi tačku oslonca i podići ću Zemlju!“. Na kraju krajeva, da bi pomerila Zemlju za samo 1 cm, Arhimedova ruka bi morala preći put od 10 18 km. Ispostavilo se da da bi se Zemlja pomjerila za milimetar, duga ruka poluge mora biti veća od kratkog kraka od 100.000.000.000 triliona. jednom! Kraj ovog ramena bi prešao 1.000.000 triliona. kilometara (cca.). A takvo putovanje bi čovjeku trebalo mnogo miliona godina!.. Ali ovo je tema druge lekcije.

VI. Faza informisanja učenika o domaćem zadatku, uputstva kako da ga urade

1. Rezimiranje: šta se novo naučilo na lekciji, kako je radio razred, ko je od učenika radio posebno marljivo (ocene).

2. Domaći

Svima: § 55-56
Za one koji žele: napravite ukrštenicu na temu "Jednostavni mehanizmi u mojoj kući"
Individualno: pripremite poruke ili prezentaciju "Poluga u divljini", "Snaga naših ruku".

- Lekcija završena! Doviđenja, sve najbolje!

Poluga je kruto tijelo koje se može rotirati oko fiksne tačke. Fiksna tačka se zove uporište. Udaljenost od uporišta do linije djelovanja sile naziva se ramena ovu snagu.

Stanje ravnoteže poluge: poluga je u ravnoteži ako su sile primijenjene na polugu F1 I F2 teže da ga rotiraju u suprotnim smjerovima, a moduli sila su obrnuto proporcionalni ramenima ovih sila: F1/F2 = l 2 /l 1 Ovo pravilo je uspostavio Arhimed. Prema legendi, uzviknuo je: Dajte mi uporište i podići ću zemlju .

za polugu, "zlatnog pravila" mehanike (ako se trenje i masa poluge mogu zanemariti).

Primjenom određene sile na dugačku polugu moguće je drugim krajem poluge podići teret čija težina daleko premašuje ovu silu. To znači da korištenjem poluge možete dobiti dobit u snazi. Kada koristite polugu, povećanje snage je nužno praćeno istim gubitkom na putu.

Trenutak snage. pravilo trenutka

Zove se proizvod modula sile i njegovog kraka moment sile.M = Fl , gdje je M moment sile, F je sila, l je krak sile.

pravilo trenutka: Poluga je u ravnoteži ako je zbir momenata sila koje pokušavaju da rotiraju polugu u jednom smjeru jednak zbroju momenata sila koje žele da je zarotiraju u suprotnom smjeru. Ovo pravilo vrijedi za svako kruto tijelo koje se može rotirati oko fiksne ose.

Moment sile karakterizira rotacijsko djelovanje sile. Ova akcija zavisi i od snage i od njenog ramena. Zato, na primjer, kada žele otvoriti vrata, pokušavaju primijeniti silu što je dalje moguće od ose rotacije. Uz pomoć male sile stvara se značajan trenutak i vrata se otvaraju. Mnogo je teže otvoriti ga pritiskom u blizini šarki. Iz istog razloga, lakše je odvrnuti maticu dužom ključ, šraf se lakše uklanja odvijačem sa širom drškom itd.

SI jedinica momenta sile je njutn metar (1 N*m). Ovo je moment sile 1 N, koji ima rame od 1 m.

Poluga je kruto tijelo koje se može rotirati oko fiksne tačke.

Fiksna tačka se naziva uporište.

Dobro poznati primjer poluge je zamah (slika 25.1).

Kada dvoje ljudi na ljuljašci balansiraju jedno s drugim? Počnimo sa zapažanjima. Naravno, primijetili ste da dvije osobe na zamahu balansiraju jedna drugu ako imaju približno istu težinu i približno su na istoj udaljenosti od uporišta (slika 25.1, a).

Rice. 25.1. Uslov ravnoteže klackalice: a - ljudi jednake težine balansiraju jedni druge kada sjede na jednakoj udaljenosti od tačke oslonca; b - ljudi različite težine uravnotežite jedni druge kada teži sjedne bliže tački oslonca

Ako su ova dva veoma različita po težini, oni se međusobno balansiraju samo pod uslovom da teži sedi mnogo bliže tački oslonca (Sl. 25.1, b).

Pređimo sada sa posmatranja na eksperimente: pronađimo eksperimentalno uslove za ravnotežu poluge.

Stavimo iskustvo

Iskustvo pokazuje da tereti jednake težine balansiraju polugu ako su okačeni na istoj udaljenosti od uporišta (slika 25.2, a).

Ako roba ima različite težine, tada je poluga u ravnoteži kada je teže opterećenje toliko puta bliže tački oslonca, koliko je puta njena težina veća od težine laganog tereta (sl. 25.2, b, c).

Rice. 25.2. Eksperimenti na pronalaženju stanja ravnoteže poluge

Stanje ravnoteže poluge. Udaljenost od tačke oslonca do prave linije duž koje sila djeluje naziva se rame ove sile. Neka F 1 i F 2 označavaju sile koje djeluju na polugu sa strane opterećenja (vidi dijagrame na desnoj strani slike 25.2). Označimo ramena ovih sila kao l 1 i l 2 , respektivno. Naši eksperimenti su pokazali da je poluga u ravnoteži ako sile F 1 i F 2 primijenjene na polugu teže da je rotiraju u suprotnim smjerovima, a moduli sila su obrnuto proporcionalni ramenima ovih sila:

F 1 / F 2 \u003d l 2 / l 1.

Ovaj uslov za ravnotežu poluge je eksperimentalno ustanovio Arhimed u 3. veku pre nove ere. e.

Možete naučiti stanje ravnoteže poluge iskustvom u laboratorijski rad № 11.