Što je pravilo ravnoteže poluge. Ruka poluge. Ravnoteža poluge. Trenutak moći. Zlatno pravilo mehanike

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

Izgleda kao poluga? Jedva. Međutim, blok je također jednostavan mehanizam. Štoviše, možemo govoriti o primjenjivosti zakona ravnoteže poluge na blok. Kako je ovo moguće? Hajdemo shvatiti.

Primjena zakona ravnoteže

Blok je naprava koja se sastoji od kotača s utorom kroz koji se provlači sajla, uže ili lanac, te držača s kukom pričvršćenom za osovinu kotača. Blok može biti fiksan ili pomičan. Fiksni blok ima fiksnu osovinu i ne pomiče se kada se teret podiže ili spušta. Nepomični blok pomaže promijeniti smjer sile. Bacivši uže preko takvog bloka, obješenog na vrhu, možemo podići teret, dok smo mi na dnu. Međutim, upotreba fiksnog bloka ne daje nam dobitak na snazi. Blok možemo zamisliti kao polugu koja se okreće oko nepomičnog nosača – osi bloka. Tada će radijus bloka biti jednak ramenima koja djeluju s obje strane sila - vučne sile našeg užeta s opterećenjem s jedne strane i gravitacije tereta s druge strane. Ramena će biti jednaka, odnosno, nema dobitka na snazi.

Drugačija je situacija s pokretnim blokom. Pomični blok kreće se zajedno s teretom, kao da leži na užetu. U ovom slučaju, uporište će u svakom trenutku biti na točki kontakta bloka s užetom na jednoj strani, opterećenje će se primijeniti na središte bloka, gdje je pričvršćen za os, a vučna sila će se primijeniti na točki kontakta s užetom na drugoj strani bloka. Odnosno, rame tjelesne težine bit će radijus bloka, a rame sile našeg potiska bit će promjer. Promjer je, kao što znate, dva puta veći od radijusa, odnosno, krakovi se razlikuju u duljini za faktor dva, a dobitak u snazi ​​dobiven korištenjem pomičnog bloka je dva. U praksi se koristi kombinacija fiksnog bloka s pokretnim blokom. Nepomični blok fiksiran na vrhu ne daje dobitak na snazi, ali pomaže u podizanju tereta dok stojite ispod. A pokretni blok, koji se kreće zajedno s teretom, udvostručuje primijenjenu silu, pomažući podizanju velikih tereta na visinu.

Zlatno pravilo mehanike

Postavlja se pitanje: daju li korišteni uređaji dobitak u radu? Rad je umnožak prijeđene udaljenosti puta primijenjene sile. Razmotrimo polugu s krakovima koji se razlikuju za faktor dva u duljini krakova. Ova poluga će nam dati dvostruko povećanje snage, međutim, dvostruko veća poluga doputovat će dvostruko dalje. To jest, unatoč dobitku na snazi, obavljeni posao će biti isti. To je jednakost rada kod korištenja jednostavnih mehanizama: koliko puta imamo dobitak na 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 obavlja. Oni jednostavno pomažu prevesti jednu vrstu napora u drugu, prikladniju u određenoj situaciji.

Odjeljci: Fizika

Vrsta lekcije: učenje lekcije

Ciljevi lekcije:

• Obrazovni:
  • poznavanje uporabe jednostavnih mehanizama u prirodi i tehnici;
  • formirati vještine analize izvora informacija;
  • eksperimentalno utvrditi pravilo ravnoteže poluge;
  • formirati sposobnost učenika za provođenje pokusa (pokusa) i iz njih zaključivati.
• U razvoju:
  • razvijati sposobnost promatranja, analiziranja, uspoređivanja, generaliziranja, klasificiranja, sastavljanja dijagrama, formuliranja zaključaka o proučavanom gradivu;
  • razvijati kognitivni interes, samostalnost mišljenja i intelekta;
  • razviti kompetentan usmeni govor;
  • razvijati praktične vještine.
• Obrazovni:
  • moralni odgoj: ljubav prema prirodi, osjećaj za drugarsko međusobno pomaganje, etika grupnog rada;
  • odgoj kulture u organizaciji odgojno-obrazovnog rada.

Osnovni koncepti:

• mehanizmima
• krak poluge
• rame snage
• blok
• kapija
• nagnuta ravnina
• klin
• vijak

Oprema: računalo, prezentacija, brošura (radne kartice), poluga na tronošcu, set utega, laboratorijski set na temu „Mehanika, jednostavni mehanizmi“.

TIJEKOM NASTAVE

I. Organizacijska faza

1. Pozdrav.
2. Utvrđivanje odsutnih.
3. Provjera spremnosti učenika za nastavni sat.
4. Provjera pripremljenosti učionice za nastavu.
5. Organizacija pažnje .

II. Korak provjere domaće zadaće

1. Otkrivanje činjenice da je domaću zadaću radio cijeli razred.
2. Vizualna provjera zadataka u radnoj bilježnici.
3. Utvrđivanje razloga neispunjenja zadatka kod pojedinih učenika.
4. Pitanja za domaću zadaću.

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

"Mogao bih okrenuti Zemlju polugom, samo mi daj točku oslonca"

Arhimed

Pogodite zagonetke:

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

2. Dvije su se sestre ljuljale - tražile su istinu, a kad su je postigle, stale su. ( Vage)

3. Lukovi, lukovi - doći će kući - ispružiti se. ( Sjekira)

4. Kakav čudo div?
Pruža ruku prema oblacima
Obavljanje posla:
Pomaže u izgradnji kuće. ( Dizalica)

- Ponovno pažljivo pogledajte odgovore i nazovite ih jednom riječju. "Alat, stroj" na grčkom znači "mehanizmi".

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

- Ispada da je obična palica najjednostavniji mehanizam. Tko zna kako se zove?
- Formulirajmo zajedno temu lekcije: ....
– Otvorite bilježnice, zapišite datum i temu lekcije: „Jednostavni mehanizmi. Uvjeti ravnoteže poluge.
- Koji je cilj koji bismo trebali postaviti s vama danas u lekciji ...

IV. Faza asimilacije novih znanja

"Mogao bih polugom okrenuti Zemlju, samo mi daj točku oslonca" - ove riječi, koje su epigraf naše lekcije, rekao je Arhimed prije više od 2000 godina. I ljudi ih se još uvijek sjećaju i prenose od usta do usta. Zašto? Je li Arhimed bio u pravu?

- Poluge su ljudi počeli koristiti još u davna vremena.
Što mislite čemu služe?
- Naravno, da se lakše radi.
- Prvi koji se poslužio polugom bio je naš daleki pretpovijesni predak, koji je štapom pomicao teško kamenje u potrazi za jestivim korijenjem ili malim životinjama koje su se skrivale ispod korijenja. Da, da, jer obična palica koja ima uporišnu točku oko koje se može okretati je prava poluga.
Postoji mnogo dokaza da su u drevnim zemljama - Babilonu, Egiptu, Grčkoj - graditelji široko koristili poluge za podizanje i transport kipova, stupova i ogromnog kamenja. Tada još nisu znali za zakon poluge, ali su već dobro znali da poluga u sposobnim rukama pretvara težak teret u lak.
Ruka poluge- sastavni je dio gotovo svakog modernog stroja, alatnog stroja, mehanizma. Bager kopa jarak - njegova željezna "ruka" s žlicom služi kao poluga. Vozač mijenja brzinu automobila pomoću ručice mjenjača. Farmaceut vješa praškove na vrlo preciznu ljekarničku vagu, glavni dio te vage je poluga.
Prekopavajući gredice u vrtu, lopata u našim rukama također postaje poluga. Sve vrste klackalica, ručki i vrata su poluge.

- Upoznajmo se s jednostavnim mehanizmima.

Razred je podijeljen u šest eksperimentalnih skupina:

1. proučava kosu ravninu.
2. ispituje polugu.
3. proučava blok.
4. ispituje vrata.
5. ispituje klin.
6. pregledava vijak.

Rad se odvija prema opisu predloženom za svaku skupinu u radnoj kartici. ( Prilog 1 )

Na temelju odgovora učenika izrađujemo dijagram. ( Prilog 2 )

- S kojim mehanizmima ste se upoznali ...
Čemu služe jednostavni strojevi? …

Ruka poluge- kruto tijelo koje se može okretati oko nepomičnog nosača. U praksi ulogu poluge može imati štap, daska, pajser i sl.
Poluga ima uporište i rame. Rame- ovo je najkraća udaljenost od uporišne točke do linije djelovanja sile (tj. okomice spuštene iz uporišne točke na liniju djelovanja sile).
Obično se sile koje djeluju na polugu mogu smatrati težinom tijela. Jednu od sila nazvat ćemo silom otpora, drugu - pokretačkom silom.
Na slici ( Dodatak 4 ) vidite jednakokraku polugu koja se koristi za ravnotežu sila. Primjer takve primjene poluge je vaga. Što mislite, što 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 veća snaga uravnoteži s manjom?

Ljudi, predlažem vam tijekom mini eksperiment izvesti uvjet ravnoteže za polugu.

Eksperiment

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

• Uravnotežite polugu jednim utegom. Izmjerite lijevo rame.
• Uravnotežite polugu, ali s dva utega. Izmjerite lijevo rame.
• Uravnotežite polugu, ali s tri utega. Izmjerite lijevo rame.
• Uravnotežite polugu, ali s četiri utega. Izmjerite lijevo rame.

– Koji se zaključci mogu izvući:

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

- Idemo formulirati pravilo ravnoteže poluge:

Poluga je u ravnoteži kada su sile koje na nju djeluju 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 uravnotežiti polugom veće sile.

Opuštanje: Zatvorite oči i prekrijte ih dlanovima. Zamislite list bijelog papira i pokušajte na njega u mislima napisati svoje ime i prezime. Stavite točku na kraju unosa. Sada zaboravite na slova i zapamtite samo točku. Trebalo bi vam izgledati kao da se kreće s jedne strane na drugu u sporim, nježnim migoljima. Opušteni ste… sklonite dlanove, otvorite oči, vraćamo se u stvarni svijet puni snage i energije.

V. Faza učvršćivanja novih znanja

1. Nastavite frazu ...

• Poluga je... čvrsta, koji se može okretati oko fiksne potpore
• Poluga je u ravnoteži ako... sile koje na nju djeluju obrnuto su proporcionalne ramenima tih sila.
• Ruka snage je... najkraća udaljenost od uporišne točke do linije djelovanja sile (tj. okomice spuštene iz uporišne točke na liniju djelovanja sile).
• Snaga se mjeri u...
• Poluga se mjeri u...
• Jednostavni strojevi su... poluga i njezine sorte: - klin, vijak; nagnuta ravnina i njegove sorte: klin, vijak.
• Potrebni su jednostavni mehanizmi za... kako bi dobio dobitak na snazi

2. Ispunite tablicu (samostalno):

Pronađite jednostavne mehanizme u uređajima

MEĐUSOBNA KONTROLA

Prenesite ocjenu nakon recenzije na tablicu za samoprocjenu.

Je li 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 preuveličavao čovjekove mogućnosti. Da je Arhimed znao kolika je masa Zemlje, vjerojatno bi se suzdržao od uzvika koji mu pripisuje legenda: "Dajte mi točku oslonca i podići ću Zemlju!". Uostalom, da bi pomaknula Zemlju za samo 1 cm, Arhimedova ruka bi morala prijeći put od 10 18 km. Ispada da da bi se Zemlja pomaknula za milimetar, dugi krak poluge mora biti veći od kratkog kraka od 100.000.000.000 bilijuna. jednom! Kraj ovog ramena bi putovao 1.000.000 bilijuna. kilometara (približno). A za takav bi put čovjeku trebalo mnogo milijuna godina!.. Ali to je tema druge lekcije.

VI. Faza informiranja učenika o domaćim zadaćama, upute kako ih izraditi

1. Sažetak: što se novo naučilo na satu, kako je radio razred, tko je od učenika radio posebno marljivo (ocjene).

2. Domaća zadaća

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

- Lekcija završena! Doviđenja, svaka ti čast!

Poluga je kruto tijelo koje se može okretati oko fiksne točke. Fiksna točka se zove uporište. Udaljenost od uporišne točke do linije djelovanja sile naziva se rame ovu snagu.

Uvjet ravnoteže poluge: poluga je u ravnoteži ako sile djeluju na polugu F1 I F2 nastoje je rotirati u suprotnim smjerovima, a moduli sila obrnuto su proporcionalni ramenima tih sila: F1/F2 = l 2 /l 1 Ovo pravilo je uspostavio Arhimed. Prema legendi, on je uzviknuo: Daj mi oslonac i podići ću zemlju .

Za polugu, "zlatno pravilo" mehanike (ako se trenje i masa poluge mogu zanemariti).

Djelovanjem neke sile na dugu polugu, moguće je drugim krajem poluge podići teret čija težina daleko premašuje tu silu. To znači da korištenjem poluge možete dobiti dobitak na snazi. Kada koristite polugu, dobitak na snazi ​​nužno je popraćen istim gubitkom na putu.

Trenutak moći. pravilo trenutka

Umnožak modula sile i njezina kraka naziva se moment sile.M = Fl , gdje je M moment sile, F sila, l krak sile.

pravilo trenutka: Poluga je u ravnoteži ako je zbroj momenata sila koje nastoje zakrenuti polugu u jednom smjeru jednak zbroju momenata sila koje je nastoje zakrenuti u suprotnom smjeru. Ovo pravilo vrijedi za svako kruto tijelo koje se može okretati oko fiksne osi.

Moment sile karakterizira rotacijsko djelovanje sile. Ova radnja ovisi o snazi ​​i ramenu. Zato, primjerice, kada žele otvoriti vrata, nastoje djelovati silom što dalje od osi rotacije. Uz pomoć male sile stvara se značajan trenutak, a vrata se otvaraju. Puno ga je teže otvoriti pritiskom u blizini šarki. Iz istog razloga, lakše je odvrnuti maticu duljom ključ, vijak se lakše skida odvijačem sa širom ručkom i sl.

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

Poluga je kruto tijelo koje se može okretati oko fiksne točke.

Fiksna točka naziva se uporište.

Poznati primjer poluge je ljuljačka (slika 25.1).

Kada dvoje ljudi na ljuljački balansira jedno drugo? Počnimo s opažanjima. Naravno, primijetili ste da se dvije osobe na ljuljački međusobno uravnotežuju ako imaju približno istu težinu i približno su na istoj udaljenosti od uporišta (slika 25.1, a).

Riža. 25.1. Uvjet ravnoteže klackalice: a - osobe jednake težine međusobno se uravnotežuju kada sjede na jednakoj udaljenosti od uporišta; b - ljudi različite težine međusobno se uravnotežuju kada onaj teži sjedi bliže osloncu

Ako su ova dva vrlo različita u težini, oni se međusobno uravnotežuju samo pod uvjetom da onaj teži sjedi mnogo bliže uporišnoj točki (Sl. 25.1, b).

Prijeđimo sada s promatranja na pokuse: pronađimo eksperimentalno uvjete za ravnotežu poluge.

Stavimo iskustvo

Iskustvo pokazuje da tereti jednake težine uravnotežuju polugu ako su obješeni na istoj udaljenosti od uporišta (Sl. 25.2, a).

Ako roba ima različite težine, tada je poluga u ravnoteži kada je teži teret toliko puta bliže uporišnoj točki, koliko je puta njegova težina veća od težine laganog tereta (sl. 25.2, b, c).

Riža. 25.2. Pokusi pronalaženja stanja ravnoteže poluge

Uvjet ravnoteže poluge. Udaljenost od uporišne točke do pravca duž kojeg sila djeluje naziva se ramenom te sile. Neka F 1 i F 2 označavaju sile koje djeluju na polugu sa strane tereta (vidi dijagrame na desnoj strani slike 25.2). Označimo ramena tih sila kao l 1 odnosno l 2 . Naši eksperimenti su pokazali da je poluga u ravnoteži ako sile F 1 i F 2 primijenjene na polugu teže da je okreću u suprotnim smjerovima, a moduli sila su obrnuto proporcionalni ramenima tih sila:

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

Ovaj uvjet za ravnotežu poluge eksperimentalno je utvrdio Arhimed u 3. stoljeću pr. e.

Stanje ravnoteže poluge možete naučiti iskustvom u laboratorijski rad № 11.