Рычагтың тепе-теңдігінің ережесі қандай. Тұтқаны қол. Тепе-теңдік рычаг. Қуат сәті. Механиканың алтын ережесі

Сіз блоктың не екенін білесіз бе? Бұл ілгегі бар дөңгелек контрацепция, оның көмегімен құрылыс алаңдарында олар жүктерді биіктікке көтереді.

Тұтқаға ұқсайды ма? Әрең. Дегенмен, блок та қарапайым механизм болып табылады. Оның үстіне рычагтың тепе-теңдік заңының блокқа қолданылуы туралы айтуға болады. Бұл қалай болады? Оны анықтап көрейік.

Тепе-теңдік заңының қолданылуы

Блок – кабель, арқан немесе шынжыр өтетін ойығы бар дөңгелектен, сондай-ақ доңғалақ осіне бекітілген ілгегі бар ұстағыштан тұратын құрылғы. Блок бекітілген немесе жылжымалы болуы мүмкін. Бекітілген блоктың қозғалмайтын осі бар және ол жүкті көтеру немесе түсіру кезінде қозғалмайды. Қозғалмайтын блок күштің бағытын өзгертуге көмектеседі. Жоғарыда ілулі тұрған осындай блоктың үстіне арқан лақтырып, біз жүкті жоғары көтере аламыз, ал өзіміз төменгі жағындамыз. Дегенмен, бекітілген блокты пайдалану бізге күш-қуат бермейді. Біз блокты бекітілген тірек – блоктың осі айналасында айналатын рычаг ретінде елестете аламыз. Сонда блоктың радиусы күштердің екі жағында қолданылатын иықтарға тең болады - бір жағында жүкпен біздің арқанның тарту күші және екінші жағынан жүктің ауырлығы. Иықтар тең болады, сәйкесінше күште пайда болмайды.

Қозғалатын блокпен жағдай басқаша. Жылжымалы блок арқанның үстінде жатқандай жүкпен бірге қозғалады. Бұл жағдайда тірек нүктесі уақыттың әр сәтінде бір жағында блоктың арқанмен жанасу нүктесінде болады, жүктеме блоктың ортасына түседі, онда ол оське бекітіледі және тарту күші блоктың екінші жағындағы арқанмен жанасу нүктесінде қолданылатын болады. Яғни, дене салмағының иығы блоктың радиусы болады, ал біздің итеру күшінің иығы диаметрі болады. Диаметрі, өзіңіз білетіндей, радиустан екі есе үлкен, қолдар ұзындығы бойынша екі есеге ерекшеленеді, ал жылжымалы блоктың көмегімен алынған беріктіктің өсуі екіге тең. Іс жүзінде жылжымалы блокпен қозғалмайтын блоктың комбинациясы қолданылады. Үстіңгі жағында бекітілген жылжымайтын блок беріктікке өсірмейді, бірақ төменде тұрған кезде жүкті көтеруге көмектеседі. Ал қозғалатын блок жүкпен бірге қозғалып, түсірілген күшті екі есе арттырады, үлкен жүктерді биіктікке көтеруге көмектеседі.

Механиканың алтын ережесі

Сұрақ туындайды: қолданылатын құрылғылар жұмыста пайда береді ме? Жұмыс - бұл жүріп өткен жолдың түсірілген күшке көбейтіндісі. Қолдың ұзындығы бойынша екі есе ерекшеленетін қолдары бар тұтқаны қарастырайық. Бұл левередж бізге екі есе күш береді, дегенмен екі есе көп левередж екі есе алыс жүреді. Яғни, күш-қуат артса да, атқарылған жұмыс бұрынғыдай болады. Қарапайым механизмдерді пайдаланған кездегі жұмыстың теңдігі мынада: біз қанша рет күш-қуатымызды арттырамыз, қанша рет қашықтықта жоғалтамыз. Бұл ереже механиканың алтын ережесі деп аталады., және ол барлық қарапайым механизмдерге қатысты. Сондықтан қарапайым механизмдер адамның жұмысын жеңілдетеді, бірақ оның атқарған жұмысын азайтпайды. Олар жай ғана күш-жігердің бір түрін екіншісіне аударуға көмектеседі, белгілі бір жағдайда ыңғайлы.

Бөлімдер: Физика

Сабақтың түрі:оқу сабағы

Сабақтың мақсаттары:

• Тәрбиелік:
  • табиғатта және техникада қарапайым механизмдерді қолданумен танысу;
  • ақпарат көздерін талдау дағдыларын қалыптастыру;
  • рычагтың тепе-теңдік ережесін тәжірибе жүзінде орнату;
  • студенттердің тәжірибе (эксперимент) жүргізіп, одан қорытынды шығару қабілетін қалыптастыру.
• Әзірлеуші:
  • бақылау, талдау, салыстыру, жалпылау, жіктеу, сызбалар құру, зерттелген материал бойынша қорытынды жасау қабілеттерін дамыту;
  • танымдық қызығушылықты, ойлау дербестігін және интеллектін дамыту;
  • сауатты ауызша сөйлеуді дамыту;
  • практикалық дағдыларды дамыту.
• Тәрбиелік:
  • адамгершілікке тәрбиелеу: табиғатқа деген сүйіспеншілікке, жолдастық өзара көмек сезіміне, топтық жұмыс этикасына;
  • тәрбие жұмысын ұйымдастыруда мәдениеттілікке тәрбиелеу.

Негізгі ұғымдар:

• механизмдер
• тұтқалы қол
• күш иығы
• блок
• Қақпа
• көлбеу жазықтық
• сына
• бұранда

Жабдық:компьютер, презентация, үлестірмелі материал (жұмыс карталары), штативтегі рычаг, гірлер жинағы, «Механика, қарапайым механизмдер» тақырыбына зертханалық жинақ.

САБАҚ КЕЗІНДЕ

I. Ұйымдастыру кезеңі

1. Сәлемдесу.
2. Сабаққа келмегендерді анықтау.
3. Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру.
4. Сыныптың сабаққа дайындығын тексеру.
5. Зейінді ұйымдастыру .

II. Үй тапсырмасын тексеру кезеңі

1. Үй тапсырмасын бүкіл сынып орындағанын ашу.
2. Жұмыс дәптеріндегі тапсырмаларды визуалды тексеру.
3. Жеке оқушылардың тапсырманы орындамау себебін анықтау.
4. Үй тапсырмасы бойынша сұрақтар.

III. Оқушыларды жаңа материалды белсенді және саналы меңгеруге дайындау кезеңі

«Мен Жерді рычагпен айналдыра аламын, маған тірек нүктесін беріңіз»

Архимед

Жұмбақтарды тап:

1. Екі сақина, екі ұшы, ортасында қалампыр. ( Қайшы)

2. Екі апа тербеткен – ақиқат іздеген, жеткен соң тоқтаған. ( Таразылар)

3. Садақ, садақ – үйге келеді – созылады. ( Балта)

4. Қандай ғажайып алып?
Бұлттарға қолын созады
Жұмыс істеу:
Үй салуға көмектеседі. ( Кран)

- Жауаптарды мұқият қарап, оларды бір сөзбен атаңыз. «Құрал, машина» грек тілінен аударғанда «механизмдер» дегенді білдіреді.

Механизм- гректің «????v?» сөзінен шыққан. - құрал, ғимарат.
Автокөлік- латын сөзінен « машина» – ғимарат.

– Кәдімгі таяқ – ең қарапайым механизм екен. Оның қалай аталатынын кім біледі?
- Сабақтың тақырыбын бірге тұжырымдаймыз: ....
– Дәптерлерді ашыңыз, сабақтың күні мен тақырыбын жазыңыз: «Қарапайым механизмдер. Рычагтың тепе-теңдік шарттары.
- Бүгінгі сабақта біз сендермен қандай мақсат қоюымыз керек ...

IV. Жаңа білімді меңгеру кезеңі

«Мен Жерді рычагпен айналдыра алар едім, маған тірек нүктесін бер» - бұл сөздер біздің сабағымыздың эпиграфы болып табылады, деп Архимед 2000 жылдан астам уақыт бұрын айтқан. Ал халық оларды әлі күнге дейін есте сақтап, ауыздан-ауызға өтеді. Неліктен? Архимед дұрыс айтты ма?

– Тұтқаларды адамдар ертеде қолдана бастаған.
Олар не үшін деп ойлайсыз?
– Әрине, жұмысты жеңілдету үшін.
– Тұтқаны алғаш пайдаланған адам – жеуге жарамды тамырларды немесе тамырдың астына тығылған ұсақ жануарларды іздеп ауыр тастарды таяқпен жылжытқан сонау тарихтан бұрынғы бабамыз. Иә, иә, өйткені айналдыруға болатын тірек нүктесі бар кәдімгі таяқ - нағыз рычаг.
Ежелгі елдерде – Вавилонда, Египетте, Грецияда құрылысшылардың мүсіндерді, бағаналарды, алып тастарды көтеру және тасымалдау кезінде тұтқаларды кеңінен пайдаланғаны туралы көптеген деректер бар. Ол кезде олар рычаг заңын білмеді, бірақ қабілетті қолдардағы рычаг ауыр жүкті жеңілге айналдыратынын жақсы білетін.
Тұтқаны қол- қазіргі кез келген дерлік машинаның, станоктың, механизмнің құрамдас бөлігі болып табылады. Экскаватор арық қазады – оның шелекпен темір «қолы» рычаг қызметін атқарады. Жүргізуші көліктің жылдамдығын беріліс тетігі арқылы өзгертеді. Фармацевт ұнтақтарды өте дәл дәріхана таразысына іліп қояды, бұл таразылардың негізгі бөлігі рычаг болып табылады.
Бақшадағы төсектерді қазып, қолымыздағы күрек те рычагқа айналады. Рокердің барлық түрлері, тұтқалар мен қақпалардың барлығы тұтқалар.

- Қарапайым механизмдермен танысайық.

Сынып алты эксперименталды топқа бөлінеді:

1-ші көлбеу жазықтықты зерттейді.
2-ші тұтқаны тексереді.
3-ші блокты оқып жатыр.
4-ші қақпаны тексереді.
5-ші сынады тексереді.
6-шы бұранданы тексереді.

Жұмыс картада әр топқа ұсынылған сипаттама бойынша жұмыс жүргізіледі. ( 1-қосымша )

Оқушылардың жауаптары бойынша сызба сызамыз. ( 2-қосымша )

- Қандай механизмдермен таныстыңыз ...
Қарапайым машиналар не үшін қажет? …

Тұтқаны қол- қозғалмайтын тірек айналасында айнала алатын қатты дене. Іс жүзінде рычаг рөлін таяқ, тақтай, лом және т.б.
Рычагтың тірек нүктесі мен иығы бар. Иық- бұл тірек нүктесінен күштің әсер ету сызығына дейінгі ең қысқа қашықтық (яғни тірек нүктесінен күштің әсер ету сызығына түсірілген перпендикуляр).
Әдетте рычагқа түсетін күштерді денелердің салмағы деп санауға болады. Күштердің бірін қарсылық күші, екіншісін қозғаушы күш деп атаймыз.
Суретте ( 4-қосымша ) күштерді теңестіру үшін қолданылатын тең қол рычагын көресіз. Рычагтың мұндай қолданылуына шкала мысал бола алады. Күштердің бірі екі еселенсе не болады деп ойлайсыз?
Дұрыс, таразы тепе-теңдіктен шығады (қарапайым таразыда көрсетемін).
Үлкен күш пен кішіні теңестірудің жолы бар деп ойлайсыз ба?

Балалар, мен сіздерге осы уақытта ұсынамын шағын экспериментрычагтың тепе-теңдік шартын шығарыңыз.

Эксперимент

Үстелдерде зертханалық тұтқалар бар. Рычаг қашан тепе-теңдікте болатынын сіздермен бірге анықтайық.
Мұны істеу үшін осьтен 15 см қашықтықта оң жағындағы ілгекке бір жүкті іліңіз.

• Тұтқаны бір салмақпен теңестіріңіз. Сол жақ иығыңызды өлшеңіз.
• Тұтқаны теңестіріңіз, бірақ екі салмақпен. Сол жақ иығыңызды өлшеңіз.
• Тұтқаны теңестіріңіз, бірақ үш салмақпен. Сол жақ иығыңызды өлшеңіз.
• Тұтқаны теңестіріңіз, бірақ төрт салмақпен. Сол жақ иығыңызды өлшеңіз.

- Қандай қорытынды жасауға болады:

• Қай жерде күш көп болса, левередж де аз болады.
• Күш неше есе артты, иық неше есе азайды,

- Тұжырымдап көрейік рычагты тепе-теңдік ережесі:

Рычаг оған әсер ететін күштер осы күштердің иықтарына кері пропорционал болғанда тепе-теңдік күйде болады.

- Ал енді осы ережені математикалық түрде, яғни формуланы жазып көріңіз:

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

Рычаг үшін тепе-теңдік ережесін Архимед белгіледі.
Осы ережеден шығадыкішірек күшті үлкен күштің левереджімен теңестіруге болады.

Демалыс: Көзіңізді жұмып, алақаныңызбен жабыңыз. Ақ қағазды елестетіп, оған өз есіміңіз бен тегіңізді ойша жазуға тырысыңыз. Жазбаның соңына нүкте қойыңыз. Енді әріптерді ұмытып, тек нүктені есте сақта. Ол сізге бір жағынан екінші жағына баяу, жұмсақ сермеп жатқандай көрінуі керек. Сіз босаңсыдыңыз ... алақаныңызды алыңыз, көзіңізді ашыңыз, біз күш пен қуатқа толы шынайы әлемге ораламыз.

V. Жаңа білімді бекіту кезеңі

1. ... сөйлемін жалғастырыңыз.

• Рычаг бұл... қатты, ол бекітілген тірек айналасында айнала алады
• Рычаг тепе-теңдікте, егер... оған әсер ететін күштер осы күштердің иығына кері пропорционал.
• Күштің қолы - бұл... тірек нүктесінен күштің әсер ету сызығына дейінгі ең қысқа қашықтық (яғни тірек нүктесінен күштің әсер ету сызығына түсірілген перпендикуляр).
• Күшпен өлшенеді...
• Левередж ...мен өлшенеді.
• Қарапайым машиналар бұл... рычаг және оның сорттары: - сына, бұранда; көлбеу жазықтық және оның сорттары: сына, бұранда.
• Қарапайым механизмдер қажет ... күшке ие болу үшін

2. Кестені толтырыңыз (өз бетіңізше):

Құрылғылардағы қарапайым механизмдерді табыңыз

ӨЗАРА БАҚЫЛАУ

Бір-бірін тексергеннен кейін бағалауды өзін-өзі бағалау кестесіне көшіру.

Архимед дұрыс айтты ма?

Архимед адам көтермейтін ауыр жүк жоқ екеніне сенімді болды - сізге тек тұтқаны пайдалану керек.
Сонда да Архимед адамның мүмкіндіктерін асыра көрсетті. Егер Архимед Жердің массасының қаншалықты үлкен екенін білсе, ол аңыз бойынша: «Маған тірек нүктесін беріңіз, мен Жерді көтеремін!» - деген лептен аулақ болар еді. Өйткені, жерді небәрі 1 см-ге жылжыту үшін Архимедтің қолы 10 18 км жол жүруі керек еді. Жерді миллиметрге жылжыту үшін рычагтың ұзын қолы 100 000 000 000 триллион қысқа иінінен үлкен болуы керек екен. бір рет! Бұл иықтың соңы 1 000 000 триллион жолды жүріп өткен болар еді. километр (шамамен). Ал мұндай сапар адамға сан миллиондаған жылдар керек еді!.. Бірақ бұл тағы бір сабақтың тақырыбы.

VI. Оқушыларға үй тапсырмасы туралы мәлімет беру кезеңі, оны орындауға нұсқау

1. Қорытындылау: сабақта қандай жаңа нәрселер білінді, сынып қалай жұмыс істеді, оқушылардың қайсысы ерекше ыждағаттылықпен жұмыс істеді (бағалар).

2. Үй тапсырмасы

Барлығына: § 55-56
Қалаушылар үшін: «Менің үйімдегі қарапайым механизмдер» тақырыбына кроссворд жасаңыз.
Жеке: «Жабайы табиғаттағы левередж», «Біздің қолымыздың күші» хабарламалар немесе презентация дайындаңыз.

- Сабақ аяқталды! Қош бол, бар жақсылық саған!

Рычаг – бекітілген нүктенің айналасында айнала алатын қатты дене. Бекітілген нүкте деп аталады тірек нүктесі. Күштің тірек нүктесінен әсер ету сызығына дейінгі қашықтық деп аталады иықбұл күш.

Рычагтың тепе-теңдік шарты: рычагқа күштер әсер етсе, рычаг тепе-теңдікте болады F1Және F2оны қарама-қарсы бағытта айналдыруға бейім, ал күштердің модульдері осы күштердің иығына кері пропорционал: F1/F2 = л 2 /л 1Бұл ережені Архимед бекіткен. Аңыз бойынша ол: Маған тұғыр бер, мен жерді көтеремін .

Рычаг үшін, механиканың «алтын ережесі». (егер рычагтың үйкелісі мен массасын елемеуге болатын болса).

Ұзын рычагқа біраз күш түсіру арқылы рычагтың екінші ұшымен салмағы осы күштен әлдеқайда асатын жүкті көтеруге болады. Бұл левереджді пайдалану арқылы сіз күшке ие бола аласыз дегенді білдіреді. Левереджді пайдаланған кезде күштің артуы міндетті түрде сол жолдағы жоғалтумен бірге жүреді.

Қуат сәті. момент ережесі

Күш модулі мен оның иінінің көбейтіндісі деп аталады күш моменті.M = Fl , мұндағы M – күш моменті, F – күш, l – күш моменті.

момент ережесі: Рычаг тепе-теңдікте болады, егер иінтіректі бір бағытта айналдыруға тырысатын күштердің моменттерінің қосындысы оны қарама-қарсы бағытта айналдыруға тырысатын күштердің моменттерінің қосындысына тең болса. Бұл ереже қозғалмайтын ось айналасында айнала алатын кез келген қатты денеге қатысты.

Күш моменті күштің айналу әрекетін сипаттайды. Бұл әрекет күшіне де, иығына да байланысты. Сондықтан, мысалы, есікті ашқысы келгенде, олар айналу осінен мүмкіндігінше күш түсіруге тырысады. Кішкентай күштің көмегімен маңызды сәт жасалады, есік ашылады. Топсалардың жанында қысым жасау арқылы оны ашу әлдеқайда қиын. Дәл сол себепті гайканы ұзағырақ бұрап алу оңайырақ кілт, бұранданы кеңірек тұтқасы бар бұрағышпен алу оңай және т.б.

Күш моментінің SI өлшем бірлігі Ньютон метр (1 Н*м). Бұл иығы 1 м болатын 1 Н күш моменті.

Рычаг – бекітілген нүктенің айналасында айнала алатын қатты дене.

Бекітілген нүкте тірек нүктесі деп аталады.

Рычагтың белгілі мысалы - әткеншек (25.1-сурет).

Әткеншектегі екі адам бір-бірін теңестіргенде?Бақылаулардан бастайық. Әрине, сіз әткеншектегі екі адамның салмағы шамамен бірдей болса және тірек нүктесінен шамамен бірдей қашықтықта болса, бір-бірін теңестіретінін байқадыңыз (Cурет 25.1, а).

Күріш. 25.1. Аралаудың тепе-теңдігінің шарты: а - салмағы бірдей адамдар тірек нүктесінен бірдей қашықтықта отырғанда бір-бірін теңестіреді; б - адамдар әртүрлі салмақауыры тірек нүктесіне жақынырақ отырғанда, бір-бірін теңестіріңіз

Егер бұл екеуі салмақтары бойынша өте әртүрлі болса, олар бір-бірін тек ауыры тірек нүктесіне әлдеқайда жақынырақ отыру шартымен ғана теңестіреді (25.1, б-сурет).

Енді бақылаудан тәжірибеге көшейік: рычагтың тепе-теңдігінің шарттарын тәжірибе жүзінде табайық.

Тәжірибе салайық

Тәжірибе көрсеткендей, салмағы бірдей жүктер тірек нүктесінен бірдей қашықтықта ілінген болса, иінтіректі теңестіреді (25.2, а-сурет).

Егер тауарлар болса әртүрлі салмақ, онда рычаг неғұрлым ауыр жүк тірек нүктесіне сонша есе жақын болғанда, оның салмағы жеңіл жүктің салмағынан неше есе артық болғанда тепе-теңдік күйде болады (25.2, б, в-сурет).

Күріш. 25.2. Рычагтың тепе-теңдік жағдайын табу бойынша тәжірибелер

Рычагтың тепе-теңдік шарты.Тірек нүктесінен күш әсер ететін түзу сызыққа дейінгі қашықтық осы күштің иығы деп аталады. F 1 және F 2 жүктер жағынан рычагқа әсер ететін күштерді белгілейік (25.2-суреттің оң жағындағы диаграммаларды қараңыз). Осы күштердің иықтарын сәйкесінше l 1 және l 2 деп белгілейік. Біздің тәжірибелер рычагқа түсірілген F 1 және F 2 күштері оны қарама-қарсы бағытта айналдыруға бейім болса және күштердің модульдері осы күштердің иықтарына кері пропорционал болса, рычаг тепе-теңдікте болатынын көрсетті:

F 1 / F 2 \u003d l 2 / л 1.

Рычагтың тепе-теңдігінің бұл шартын біздің эрамызға дейінгі 3 ғасырда Архимед тәжірибе жүзінде белгілеген. e.

Сіз рычагтың тепе-теңдік күйін тәжірибе арқылы біле аласыз зертханалық жұмыс № 11.