Hva er regelen for likevektsutnyttelsesfysiker. Anvendelse av lov om likevekt av en spak på en blokk: mekanikkens gylne regel. Den gylne regel av mekanikk

Vet du hva en blokk er? Dette er en så rund kontrast med en krok, ved hjelp av hvilken på byggeplasser de løfter laster til en høyde.

Høres ut som en spak? Neppe. Imidlertid er blokken også en enkel mekanisme. Videre kan vi snakke om bruken av loven om likevekt av spaken til blokken. Hvordan er dette mulig? La oss finne ut av det.

Bruken av likevektsloven

Blokken er en enhet som består av et hjul med en rille som en kabel, tau eller kjede føres gjennom, samt et klips med en krok festet til hjulets akse. Blokken kan være ubevegelig og mobil. I en fast enhet er aksen fast, og den beveger seg ikke når du løfter eller senker lasten. Den faste blokken hjelper til med å endre styrkenes retning. Etter å ha kastet et tau over en slik blokk hengt oppover, kan vi løfte lasset opp, mens vi er under oss selv. Bruken av den faste blokken gir oss imidlertid ikke en styrke. Vi kan forestille oss blokken i form av en spak som roterer rundt en fast støtte - blokkenens akse. Da vil blokkeringsradiusen være lik skuldrene på begge sider av kreftene - trekkraften til tauet vårt med belastningen på den ene siden og tyngdekraften til lasten på den andre. Skuldrene vil være like, henholdsvis er det ingen gevinst i styrke.

Situasjonen er annerledes med den bevegelige enheten. Den bevegelige enheten beveger seg med belastningen, det er som om det ligger på et tau. I dette tilfellet vil bærebjelken i hvert øyeblikk være på stedet der blokken er i kontakt med tauet på den ene siden, belastningen vil bli påført midt på blokken, der den er festet på aksen, og trekkraft vil bli påført på stedet for kontakt med tauet på den andre siden av blokken . Det vil si at radiusen til blokken vil være skulderen på kroppsvekten, og diameteren vil være skulderen til kraften i trekkraften vår. Diameteren er som kjent to ganger større enn hhv. Radius, skuldrene skiller seg i lengde med halvparten, og gevinstforsterkningen oppnådd ved hjelp av en bevegelig blokk er to. I praksis brukes en kombinasjon av en fast blokk med en bevegelig en. Den faste blokken festet på toppen gir ikke styrke, men den hjelper til med å løfte lasten mens du står under. Og mobilenheten, som beveger seg med lasten, dobler den påførte kraften, og hjelper til med å løfte store belastninger til en høyde.

Den gylne regel av mekanikk

Spørsmålet oppstår: gir de anvendte enhetene gevinst i arbeidet? Arbeid er produktet av banen som ble brukt av den påførte styrken. Vurder en spak med skuldre som avviker halvparten av skulderlengden. Denne spaken vil gi oss en styrkeøkning dobbelt, men en dobbelt så stor skulder vil gå en dobbelt så lang vei. Det vil si, til tross for gevinsten i styrke, vil det perfekte arbeidet være det samme. Dette er like arbeid når vi bruker enkle mekanismer: hvor mange ganger vi har en gevinst i styrke, så mange ganger, taper vi i det fjerne. Denne regelen kalles mekanikkens gylne regel., og det gjelder absolutt alle enkle mekanismer. Derfor letter enkle mekanismer menneskets arbeid, men reduserer ikke arbeidet som er utført av ham. De hjelper ganske enkelt til å oversette noen typer innsats til andre, mer praktisk i en spesiell situasjon.

En spak er et fast stoff som kan rotere rundt et fast punkt. Fast punkt heter svingpunkt. Avstanden fra hjulkretsen til kraftens virkningslinje kalles skulder av denne kraften.

Leverage Balance Condition: spaken er i likevekt hvis kreftene som påføres spaken F 1og F 2 har en tendens til å rotere den i motsatte retninger, og styrkenes moduler er omvendt proporsjonale med skuldrene til disse kreftene: F 1 / F 2 = l 2 / l 1Denne regelen ble opprettet av Archimedes. I følge legenden utbrøt han: Gi meg et bærebjelke, så vil jeg heve jorden .

For spaken utføres Den gylne regel av mekanikk (hvis friksjon og spaken kan neglisjeres).

Ved å bruke en viss kraft på den lange spaken er det mulig å løfte en last med den andre enden av spaken, hvis vekt er større enn denne kraften. Dette betyr at du ved å bruke spaken, kan få styrke. Når du bruker spaken, blir en styrkeøkning nødvendigvis ledsaget av det samme tapet underveis.

Kraftens øyeblikk. Regelen av øyeblikk

Produktet fra modulus av kraft på skulderen hennes heter øyeblikk av kraft. M \u003d Fl der M er kraftøyeblikket, F er kraften, l er kraftenes skulder.

Regelen av øyeblikk: spaken er i likevekt hvis summen av øyeblikkene av krefter som har en tendens til å rotere spaken i en retning er lik summen av momentene av krefter som har en tendens til å rotere den i motsatt retning. Denne regelen gjelder for alle stive legemer som kan rotere rundt en fast akse.

Kraftøyeblikket preger kraftenes rotasjonseffekt. Denne handlingen avhenger av både styrken og skulderen. Derfor prøver de for eksempel å utøve kraft så langt som mulig fra rotasjonsaksen for å åpne døren. Med litt kraft skaper de et betydelig øyeblikk, og døren åpnes. Å åpne det ved å bruke trykk nær hengslene er mye vanskeligere. Av samme grunn er det lettere å skru av mutteren med en lengre skiftenøkkel, skruen er lettere å skru ut med en skrutrekker med et bredere håndtak osv.

Enheten for kraftmoment i SI er newton meter (1 N * m). Dette er et kraftmoment på 1 N, med en skulder på 1 m.

En spak er et fast stoff som kan rotere rundt et fast punkt.

Et fast punkt kalles bærebjelke.

Et kjent eksempel på en spak er en sving (Fig. 25.1).

Når balanserer to på sving hverandre? La oss starte med observasjonene. Selvfølgelig la du merke til at to personer på sving balanserer hverandre hvis de har omtrent samme vekt og er omtrent samme avstand fra bærebjelken (Fig. 25.1, a).

Fig. 25.1. Likevektstilstand for svingen: a - personer med lik vekt balanserer hverandre når de sitter på like avstand fra bærebjelken; b - mennesker med forskjellige vekter balanserer hverandre når den tyngre sitter nærmere bærebåndet

Hvis disse to er veldig forskjellige i vekt, balanserer de hverandre bare hvis den tyngre sitter mye nærmere bærebjelken (fig. 25.1, b).

Vi går nå fra observasjoner til eksperimenter: vi finner eksperimentelt betingelsene for likevekt av spaken.

Sett opplevelsen

Erfaring viser at belastninger med lik vekt balanserer spaken hvis de er hengende på like avstand fra bærebjelken (fig. 25.2, a).

Hvis lastene har forskjellige vekter, er spaken i balanse når den tyngre belastningen er så mange ganger nærmere bærebjelken, hvor mange ganger dens vekt er større enn vekten til den lette belastningen (Fig. 25.2, b, c).

Fig. 25.2. Eksperimenter for å finne spaken for likevekt i spaken

Utnytt likevekts tilstand. Avstanden fra ryggraden til den rette linjen som kraften virker sammen kalles skulderen til denne styrken. La F 1 og F 2 angi kreftene som virker på spaken fra lastesiden (se diagrammer på høyre side av fig. 25.2). Skuldrene til disse kreftene er betegnet med henholdsvis l og l 2. Våre eksperimenter viste at spaken er i likevekt hvis kreftene F 1 og F 2 påført spaken har en tendens til å rotere den i motsatte retninger, og kraftmodulene er omvendt proporsjonal med skuldrene til disse kreftene:

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

Denne betingelsen for balansen i spaken ble etablert av erfaring fra Archimedes i det 3. århundre f.Kr. e.

Utnytt balansebetingelse du kan lære av erfaring i laboratoriearbeid № 11.

seksjoner: fysikk

Leksjonstype:leksjon lære nytt materiale

Leksjonens mål:

• pedagogisk:
  • kjent med bruken av enkle mekanismer i natur og teknologi;
  • å danne ferdigheter til analyse av informasjonskilder;
  • etablere eksperimentelt regel om likevekt av spaken;
  • å danne studentenes evne til å gjennomføre eksperimenter (eksperimenter) og trekke konklusjoner fra dem.
• Utvikling:
  • utvikle evnen til å observere, analysere, sammenligne, generalisere, klassifisere, utarbeide diagrammer, formulere konklusjoner om det studerte materialet;
  • å utvikle kognitiv interesse, uavhengighet av tenking og intelligens;
  • utvikle literate snakket språk;
  • utvikle praktiske ferdigheter.
• pedagogisk:
  • moralsk utdanning: kjærlighet til naturen, en følelse av comradely gjensidig hjelp, etikken i gruppearbeid;
  • utdanning av kultur i organiseringen av pedagogisk arbeid.

Nøkkelkonsepter:

• mekanismene
• spakarm
• skulderstyrke
• blokkere
• porten
• skråplan
• kile
• skru

Utstyr:datamaskin, presentasjon, deling (arbeidskort), en spak på et stativ, et sett med vekter, et laboratoriesett om emnet “Mekanikk, enkle mekanismer”.

UNDER KLASSENE

I. Organisasjonsfase

1. Hilsen.
2. Definisjon av fraværende.
3. Sjekk elevenes beredskap for leksjonen.
4. Kontroller klasseromsberedskapen for leksjonen.
5. Organisering av oppmerksomhet .

II. Hjemmeverifiseringsfase

1. Å avsløre faktumet med å fullføre leksene for hele klassen.
2. Visuell inspeksjon av oppgaver i arbeidsboka.
3. Avklaring av årsakene til svikt for de enkelte studentene.
4. Spørsmål om lekser.

III. Fasen med å forberede studentene på en aktiv og bevisst assimilering av nytt materiale

"Jeg kunne snu Jorden med en spak, bare gi meg et hjul”

Archimedes

Gjett gåtene:

1. To ringer, to ender og midt i nellikene. ( Saks)

2. To søstre svaiet - de søkte sannheten, og da de gjorde det, stoppet de opp. ( Vekten)

3. Buer, buer - kommer hjem - strekker seg. ( Øks)

4. Hva slags mirakelgigant?
Holder en hånd mot skyene
Engasjert i arbeidskraft:
Hjelper med å bygge et hus. ( Kran )

- Se nøye på gjetningene igjen og kalle dem ett ord. "Pistol, maskin" på gresk betyr "mekanismer."

Mekanisme - fra det greske ordet "???? v?" - våpen, konstruksjon.
En maskin - fra det latinske ordet " maskin » – konstruksjon.

- Det viser seg at en vanlig pinne er den enkleste mekanismen. Hvem vet hva det heter?
- La oss formulere emnet for leksjonen sammen: ....
- Åpne notatbøker, skriv antall og tema for leksjonen: “Enkle mekanismer. Leverage balanseforhold. ”
- Hvilket mål skal vi sette oss i dag i leksjonen ...

IV. Fasen av å lære ny kunnskap

“Jeg kunne snu Jorden med en spak, bare gi meg et hjul” - disse ordene, som er epigrafen i leksjonen vår, sa Archimedes for mer enn 2000 år siden. Og folk husker dem fremdeles og går videre fra munn til munn. Hvorfor? Var Archimedes rett?

- Spaker begynte å bli brukt av mennesker i eldgamle tider.
- Hva tenker du, hvorfor trengs de?
- Selvfølgelig for å gjøre det lettere å jobbe.
- Den første personen som brukte spaken var vår fjerne forhistoriske stamfar, som flyttet tunge steiner med en pinne på jakt etter spiselige røtter eller små dyr som gjemte seg under røttene. Ja, fordi en vanlig pinne med en bærebakke rundt den kan roteres, er den virkelige spaken.
Det er mye som tyder på at i eldgamle land - Babylon, Egypt, Hellas - har utbyggere mye brukt spaker når de løftet og transportert statuer, søyler og enorme steiner. På den tiden hadde de ingen anelse om gjeldsloven, men de visste allerede godt at gearing i dyktige hender gjør en tung belastning til en lett.
Spakarm - er en integrert del av nesten alle moderne maskiner, maskinverktøy, mekanismer. En gravemaskin graver en grøft - dens jern "arm" med en bøtte fungerer som en spak. Føreren skifter hastighet på bilen ved hjelp av girspaken. Farmasøyten henger pulverene på apotekets veldig nøyaktige skalaer, hoveddetaljene i disse skalaene er spaken.
Å grave opp senger i hagen, spaden i hendene våre blir også en spak. Alle slags rockere, armer og porter er alle spaker.

- La oss bli kjent med enkle mekanismer.

Klassen er delt inn i seks eksperimentelle grupper:

1. studerer et skråplan.
2. studerer spaken.
Tredje studerer blokken.
Fjerde utforsker porten.
5. studerer kilen.
6. studerer skruen.

Arbeidet utføres i henhold til beskrivelsen som er foreslått for hver gruppe på arbeidskartet. ( Vedlegg 1 )

I henhold til svarene fra studentene, tegner vi et diagram. ( Vedlegg 2 )

- Hvilke mekanismer møtte du med ...
- Hva er enkle mekanismer for? ...

Spakarm - en solid kropp som kan rotere rundt en fast støtte. I praksis kan spakenes rolle spilles av en pinne, brett, brokk, etc.
Spaken har bærebånd og skulder. Skulder Er den korteste avstanden fra hjulkretsen til kraftens virkningslinje (det vil si at vinkelrett falt fra hjulkretsen til kraftenes virkningslinje).
Vanligvis kan kreftene som påføres spaken betraktes som kroppens vekt. Vi vil kalle en av styrkene motstandsstyrken, den andre - drivkraften.
På bildet ( Vedlegg 4 ) ser du en likarmet gearing som brukes til å balansere krefter. Et eksempel på en slik bruk av en spak er en balanse. Hva tror du vil skje hvis en av styrkene dobler seg?
Det er riktig, saldoen går ut av balanse (vises på en normal balanse).
Tror du det er en måte å balansere mer makt med mindre?

Gutter, jeg foreslår at du er under mini-eksperiment utlede likevektstilstanden til spaken.

Eksperiment

Det er laboratoriespaker på bordene. La oss finne ut av det når spaken vil være i balanse.
For å gjøre dette, heng en last på kroken på høyre side i en avstand på 15 cm fra aksen.

• Balanser spaken med en vekt. Mål venstre skulder.
• Balanser spaken, men med to vekter. Mål venstre skulder.
• Balanser spaken, men allerede med tre vekter. Mål venstre skulder.
• Balanser spaken, men med fire vekter. Mål venstre skulder.

- Hvilke konklusjoner kan trekkes:

• Der styrken er større, er det mindre skulder.
• Hvor mange ganger styrken økte, så mange ganger reduserte skulderen,

- La oss formulere spaken balanse regel:

Spaken er i likevekt når kreftene som virker på den er omvendt proporsjonal med skuldrene til disse kreftene.

- Prøv nå å skrive denne regelen matematisk, dvs. formelen:

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

Regelen om balansering av gearing ble etablert av Archimedes.
Fra denne regelen følger, som med mindre kraft kan balanseres ved hjelp av en spak med større kraft.

Avslapning: Lukk øynene og dekk dem med håndflatene. Se for deg et ark med hvitt papir og prøv å skrive navnet ditt mentalt på det. På slutten av innspillingen, legg en periode. Glem nå bokstavene og husk bare poenget. Det skal virke som om du beveger deg fra side til side med sakte og lett svaiende. Du slappet av ... fjern håndflatene, åpne øynene, vi kommer tilbake til den virkelige verden full av styrke og energi.

V. Fasen av konsolidering av ny kunnskap

1. Fortsett setningen ...

• Spaken er ... solid kropp som kan rotere rundt en fast støtte
• Spaken er i balanse hvis ... kreftene som virker på den er omvendt proporsjonal med skuldrene til disse kreftene.
• Maktens skulder er ... den korteste avstanden fra hjulkretsen til kraftens virkningslinje (dvs. vinkelret falt fra hjulkretsen til kraftenes virkningslinje).
• Styrke måles i ...
• Leverage er målt i ...
• Enkle mekanismer inkluderer ... spaken og dens varianter: - kile, skrue; skråplan og dens varianter: kile, skrue.
• Enkle mekanismer er nødvendige for å ... for å få makt

2. Fyll ut tabellen (deg selv):

Finn enkle mekanismer på enheter

GJENNOMSNELL KONTROLL

Overfør vurderingen etter gjensidig kontroll til selvvurderingskortet.

Var Archimedes rett?

Archimedes var sikker på at det ikke er så tung belastning som ikke ville bli løftet til en person - du trenger bare å bruke spaken.
Likevel overdrev Archimedes menneskets muligheter. Hvis Archimedes visste hvor enorm massen i kloden er, ville han sannsynligvis avstå fra utropet som legenden tilskriver: "Gi meg et hjul, og jeg vil heve jorden!" For å flytte jorden bare 1 cm, måtte Archimedes hånd reise 10 18 km. Det viser seg at for å bevege jorden med en millimeter, skulle spakenes lange arm være mer enn en kort i 100.000.000.000 billionen. tid! Enden på denne skulderen ville ha gjort en sti på 1 000 000 billioner. kilometer (ca.). Og på en slik vei ville en person trenge mange millioner år! .. Men dette er temaet for en annen leksjon.

VI. Faseinformasjon for studentene om lekser, orientering om gjennomføringen

1. Oppsummering: hva som ble lært i leksjonen i leksjonen, hvordan klassen fungerte, hvilken av elevene jobbet spesielt flittig (karakterer).

2. Lekser

Alle: § 55-56
For de som ønsker: å komponere et kryssord om temaet "Enkle mekanismer i mitt hjem"
Individuelt: forbered meldinger eller presentasjoner “Utnytt i dyrelivet”, “Kraften i våre hender”.

- Leksjonen er over! Farvel, alt det beste for deg!