Zelta likums. A. Zelta likuma ziņa - vienāds darbs, ja to izmanto

§ 62. Darba vienlīdzība, izmantojot vienkāršus mehānismus. Mehānikas zelta likums - fizikas 7. klase (Peryshkin)

Īss apraksts:

Mēs jau esam pārbaudījuši dažus vienkāršus mehānismus. Daži pētīja ļoti sīki (svira, bloks), citi tikai pieminēja. Mums jau vajadzēja saprast, ka visi vienkāršie mehānismi atvieglo cilvēka dzīvi. Viņi vai nu dod spēku pieaugumu, vai arī ļauj mainīt spēka virzienu, tādējādi padarot cilvēku darbības ērtākas.
  Bet mēs zinām tādu fizisku daudzumu kā darbs. Dabiski rodas jautājums: kāds ir ieguvums darbā, ko iegūstam, izmantojot vienkāršus mehānismus? Atbilde attur: nē. Neviens vienkāršs darba iegūšanas mehānisms nedod.
  Sešdesmit otrajā daļā šo secinājumu izdara, veicot aprēķinus. Vispirms tas tiek veikts, lai piesaistītu līdzekļus. Tad izeja sniedzas līdz fiksētajam blokam, pēc tam uz kustīgo.
  Tiek piemēroti vienkārši mehānismi. Lai iegūtu spēku vai attālumu. Nevar gūt laimestu nevienā no tām. Uzvarot vienā, otrā zaudē. Šis ir mehānikas "zelta likums". Cilvēkiem tas bija zināms pat senatnē. Tagad jūs viņu pazīstat.

Mēs redzam, ka ar vienkāršu mehānismu palīdzību jūs varat gūt labumu. Vai vienkārši mehānismi dod labumu darbā?

Mēs aprēķinām darbu, ko veic spēks F, paceļot kravu, izmantojot slīpu plakni:

Aizstāt atrastās stiprības vērtības

un saņemt

Tādējādi darbs ir vienāds ar darbu, kas jāveic, lai vienmērīgi paceltu kravu līdz augstumam h, neizmantojot slīpu plakni.

Nedod darba un piesaistīto līdzekļu ieguvumu. Patiešām, ja līdzsvarotā svira (1. att.) Tiek pagriezta, tad spēku pielietošanas punkti un tajā pašā laikā veiks dažādas kustības un. Tajā pašā laikā (mēs uzskatām, ka sviras griešanās leņķis ir mazs)

Līdz ar to šie spēki veiks darbu.

Izmantojot fiksētu bloku, mēs redzam, ka pielietotie spēki F un mg ir vienādi un arī ceļi, pa kuriem spēka pielikšanas punkti paceļ kravu, ir vienādi, kas nozīmē, ka darbs ir vienāds.

Lai paceltu kravu līdz augstumam h, izmantojot pārvietojamu bloku, ir jāpārvieto virves gals, uz kuru tiek pielikts spēks F, lai pārvietotos par 2h. Līdz ar to un

Tādējādi, divreiz saņemot spēka pieaugumu, viņi divreiz zaudē kustību, tāpēc mobilais bloks nedod darba ieguvumu.

Gadsimtiem ilga prakse ir parādījusi, ka ne viens no vienkāršajiem mehānismiem nedod labumu darbā.

Pat senie zinātnieki formulēja noteikumu ("mehānikas zelta likumu"), ko piemēro visiem mehānismiem: cik reizes mēs uzvaram spēkos, tik reizes zaudējam no attāluma.

Apsverot vienkāršus mehānismus, mēs neņemam vērā berzi, kā arī pašu mehānismu svaru. Reālos apstākļos tas ir jāņem vērā. Tāpēc daļu darba veic ar spēku F, lai kustinātu atsevišķas mehānisma daļas un pret berzes spēku. Kravas pacelšanas darbs (noderīgs darbs) būs mazāks nekā pilns darbs A (darbs, kuru dara spēks F).

Labu darbu ir viegli iesniegt zināšanu bāzē. Izmantojiet zemāk esošo formu

Studenti, maģistranti, jaunie zinātnieki, kas izmanto zināšanu bāzi studijās un darbā, būs jums ļoti pateicīgi.

Līdzīgi dokumenti

Vienkāršu mehānismu darbības klasiskie aprēķini. Mehānikas zelta likums. Ierīces jaudas konvertēšanai. Slīpa plakne smagu priekšmetu pacelšanai. Vienkāršu, ar vītni savienotu ierīču piemēri: domkrats, skrūve ar uzgriezni, vāze.

prezentācija pievienota 2013.12.17


Vienkārši mehānismi ir ierīces, kuras izmanto jaudas pārveidošanai. Vienkāršu mehānismu veidi un to pielietojums. Noteikumi par spēka līdzsvaru uz sviras. Kredītpleca noteikuma piemērošana dažādās ierīcēs un rīkos, ko izmanto tehnoloģijās un ikdienā.

prezentācija, pievienota 03.03.2011


Vienkārši mehānismi kā enerģijas pārveidošanas ierīces. Cilvēces senāko izgudrojumu raksturīgās iezīmes, mērķis un pielietojums: mobila un fiksēta vienība. Vārtu un slīpas plaknes jēdzienu satura definēšana.

prezentācija pievienota 2011. gada 5. janvārī


Vienkārša mehānisma jēdziens. Mehānikas zelta likums. Bloķēšana un svira kā vienkāršas mehāniskas ierīces. Stacionāri un pārvietojami bloki. "Vārtu" mehānisms kā vienkārša "sviras" mehānisma variācija. Slīpi plaknes, ķīļa, skrūves izmantošana.

prezentācija, pievienota 03.10.2012


Vienkāršu mehānismu attīstības vēsture. Efektivitāte ir darbības rādītājs. Iekšdedzes dzinējs. Šķidrumu un gāzu kustība caur caurulēm. Bernulija likums. Lidmašīnas spārna celšanas spēks. Aviācijas attīstība. Vides aspekti aviācijas un astronautikas attīstībā.

kopsavilkums, pievienots 2008. gada 14. maijā


Shēmas pārveidošanas (konvolūcijas) metodes būtība. Teorētiska un eksperimentāla verifikācijas pārbaude starp spriegumiem un strāvām, kas izriet no 1. un 2. Kirhhofa likuma un Omas likuma. Strāvas un sprieguma aprēķins vienkāršās līdzstrāvas ķēdēs.

laboratorijas darbs, pievienots 2011/11/28


Vienkāršu pretestību shēmu jēdziens un piemēri. Vienkāršās pretestības ķēžu aprēķināšanas metodes. Rezistīvo elektrisko ķēžu aprēķins ar atzarojuma strāvas metodi. Mezglu stresa metode. Rezistīvo ķēžu svārstību apraksts ar lineāro algebrisko vienādojumu.

kopsavilkums, pievienots 2009. gada 12. martā


Vēja enerģija un tās izmantošanas iespējas. Virsmas darbs, saskaroties ar vēju. Lentveida vēja turbīnas vēja riteņa darbs. Vēja enerģijas attīstības perspektīvas Kazahstānā. Vēja turbīnu sistēmu priekšrocības un trūkumi.

Vienkāršie mūsu apsvērtie mehānismi tiek izmantoti darba izpildē tajos gadījumos, kad ir nepieciešams līdzsvarot citu spēku ar viena spēka iedarbību.

Protams, rodas jautājums:  dodot spēku vai pāreju, vai nedod arī vienkārši ieguvumu mehānismi darbā? Atbildi uz šo jautājumu var iegūt no pieredzes.

Balansējot uz sviras divus spēkus F1 un F2, kas atšķiras no absolūtās vērtības (170. att.), Svira tiek kustināta. Izrādās, ka tajā pašā laikā mazāka spēka F2 pielietošanas punkts iet caur lielāku ceļu s2, un lielāka spēka F1 pielietošanas punkts mazāks veidss1. Mērot, šie ceļi un spēka moduļi atklāj, ka to ceļu garumi, kurus šķērso spēku pielikšanas punkti uz sviras, ir apgriezti proporcionāli spēkiem:

Tādējādi, darbojoties uz sviras garo roku, mēs uzvarējam izturībā, bet tajā pašā laikā pa ceļu zaudējam tikpat ilgu laiku.

Ceļa spēka produkts ir darbs. Mūsu eksperimenti parāda, ka darbs tika veikts abos sviras galos vienāds ar otru:

Tātad, ja izmantojat ieguvuma sviru, neiegūstiet.

Izmantojot sviru, mēs varam uzvarēt gan izturībā, gan distancē. Ja mēs pielietosim spēku uz garo plecu, tad mēs uzvarēsim spēkā, bet tik daudz zaudēsim tālumā. Darbojoties ar spēku uz sviras īso roku, mēs uzvarēsim distancē, bet tikpat reižu zaudēsim spēku.

Pastāv leģenda, ka Arhimēds, apbrīnojot aizņēmuma likuma atklāšanu, iesaucās: “Dodiet man atbalsta punktu, un es pacelšu Zemi!”

Protams, Arhimēds nevarēja tikt galā ar šādu uzdevumu, pat ja viņam būtu bijis dots atbalsta punkts un vajadzīgā garuma svira. Pacelšanai Zemei vajadzētu būt tikai 1 cm garai sviras plecam Tas aprakstītu milzīga garuma loka. Sviras garā gala pārvietošanai pa šo ceļu būtu nepieciešami miljoniem gadu, piemēram, ar ātrumu 1 m / s.

Nedod ieguvumu darbā un sava veida sviru - fiksēts bloks, kas ir viegli  pārliecinieties no pieredzes. Ceļi, pa kuriem šķērso spēku P un F pielietojuma punkti, ir vienādi, spēki ir vienādi, un tāpēc darbs ir vienāds.

Ar pārvietojamas vienības palīdzību ir iespējams izmērīt un salīdzināt paveikto darbu savā starpā. Lai paceltu kravu līdz augstumam h, izmantojot pārvietojamu vienību, jums ir nepieciešams virves gals, pie kura ir piestiprināts dinamometrs,  kā rāda pieredze (171. att.), pārejiet uz 2h. Tādējādi, saņemot 2 reizes lielāku stiprumu, viņi 2 reizes zaudē tranzītā, un tāpēc mobilā ierīce nedod darba ieguvumu.

Gadsimtiem ilga prakse ir parādījusi, ka neviens no mehānismiem nedod ieguvumu darbā. Lai to izdarītu, tiek izmantoti dažādi mehānismi atkarībā no darba apstākļiem  uzvarēt pie varas vai ceļā.

Jau senie zinātnieki zināja noteikumu, kas attiecas uz visiem mehānismiem: cik reizes mēs uzvaram spēkos, tik reizes zaudējam no attāluma. Šo noteikumu sauca par mehānikas "zelta likumu".

Jautājumi.  1. Kādas ir attiecības starp spēkiem, kas iedarbojas uz sviru, un šo spēku pleciem? 2. Kāda ir saistība starp ceļiem, pa kuriem pārvietojas spēku pielikšanas punkti uz sviru, un šiem spēkiem? 3. Vai tas ir iespējams iegūt ar sviru  spēkā? Ko viņi tad zaudē? 4. Cik reizes viņi zaudē ceļā, izmantojot pārvietojamu vienību, lai paceltu preces? 5. Kāds ir mehānikas “zelta likums”?

Vingrinājumi.

1. Ar pārvietojamu bloku kravas tika paceltas līdz 1,5 m augstumam. Cik ilgi tika pagarināts virves brīvais gals?
2. Izmantojot pārvietojamu vienību, krava tika pacelta līdz 7 m augstumam. Kādu darbu strādnieks veica, paceļot kravu, ja viņš virves galā pieliek spēku  160 N Kādu darbu strādnieks veiks, ja viņš pacels šo kravu 7 m augstumā bez bloka? (Vienības svars un berzes spēks nav jāņem vērā.)
3. Kā piemērot bloku, lai uzvarētu distancē?
4. Kā fiksētos un pārvietojamos blokus var savienot savā starpā, lai iegūtu stiprību četrkārtīgi? 6 reizes?

Uzdevums.

Pierādiet, ka uz hidraulisko mašīnu attiecas darba vienlīdzības likums (mehānikas "zelta likums"). Neņem vērā berzi starp virzuļiem un trauku sienām.

Norāde Lai pierādītu, izmantojiet 132. attēlu. Kad mazs virzulis, spēka F1 ietekmē, nokrīt uz leju attālumā h1, tas to nolaiž izspiež noteiktu šķidruma daudzumu. Šķidruma tilpums zem lielā virzuļa palielinās par tādu pašu daudzumu, kas vienlaikus palielinās līdz augstumam h2.

Problēmu risināšana par tēmu: Darba vienlīdzība, izmantojot vienkāršus mehānismus. Mehānikas zelta likums

MĒRĶA MĒRĶI:Aktualizējiet zināšanas par tēmu "Vienkāršie mehānismi" un apgūstiet visu vienkāršo mehānismu šķirņu vispārējo stāvokli, ko sauc par mehānikas "zelta likumu".

Pierādiet, ka darbā izmantotie vienkāršie mehānismi dod spēku, un, no otras puses, spēka ietekmē ļauj mainīt ķermeņa kustības virzienu;

Izkopt intelektuālo kultūru, radot studentiem izpratni par vienkāršu mehānismu pamatnoteikumiem; - veidot spēju vispārināt zināmos datus, pamatojoties uz galveno izcelšanu;

Veidojiet radošās meklēšanas elementus, pamatojoties uz vispārinājuma uztveri.

Nodarbība

1.Organizācijas brīdis

2.Mājasdarbu pārbaude

Priekšējā aptauja:

1. Kādas ierīces sauc par vienkāršiem mehānismiem, kam tās paredzētas?

2. Kā jūs zināt vienkāršāko mehānismu piemērus?

3. Kas ir svira? Kam viņš kalpo?

4. Kāds ir spēka plecs? Spēka brīdis?

5.Formulēt sviras līdzsvara stāvokli?

6. Noformulējiet "mehānikas zelta likumu"

7. Kāpēc durvju rokturis nav piestiprināts pie durvju vidus, bet gan pie tās malas.

8. Vai ar sviras palīdzību, kurai ir atbalsta punkts, ir iespējams apgāzt Zemi? Attaisnojiet atbildi.

3 problēmu risināšana

Izaicinājums:   Mazākās rokas garums ir 5 cm, lielākās - 30 cm. Uz mazāko roku iedarbojas 12H spēks. Kāds spēks jāpieliek lielākam plecam, lai līdzsvarotu sviru? Vai esat ieguvis spēku?

Dots: C: Risinājums:

l 1 \u003d 5 cm 0,05 m 1) Mēs uzrakstam sviras līdzsvara nosacījumu:

l 2 \u003d 30 c m 0,3 m

F 1 \u003d 12 N izteikt no tā F 2:

F 2 \u003d?


F 1 / F 2 \u003d? 2) Atrodiet spēka pieaugumu, t.i.

.

Atbilde ir:   F2 \u003d 2H, F1 / F2 \u003d 6H.

Atrisiniet problēmu šādā veidā:300 N spēks iedarbojas uz mazāku sviras roku, bet 20 N - uz lielāku. Mazāka pleca garums ir 5 cm. Nosakiet lielāka pleca garumu. Izveidojiet zīmējumu.

Pārbaudi sevi (atbilde: 0.75m)

Atrisiniet problēmu šādā veidā:  Sviras galos ir spēki 25N un 150N. Attālums no atbalsta līnijas līdz lielākam spēkam ir 3 cm.Nosaka sviras garumu, ja šo spēku ietekmē tas ir līdzsvarā?

Pārbaudi sevi (atbilde: 0,21 m)

Izaicinājums:   Izmantojot sviru, tika pacelta 200 kg krava. Uz kādu augstumu tika pacelta krava, ja spēks, kas iedarbojas uz sviras garo roku, bija 400 J.

Izgatavosim paskaidrojošu zīmējumu:



l 2

Dots: C: Risinājums:

m 1 \u003d 200 kg 1) Matemātiski uzrakstiet mehānikas “zelta likumu”: A 1 \u003d A 2

A 2 \u003d 400 J 2) Pēc definīcijas darbs Vai spēka reizinājums, kas darbojas gar kustību

h \u003d? ķermenis, uz ceļa, pa kuru ķermenis iet caur šo spēku. Tad:

Un 1 \u003d F 1 · h 1

Izteikt no šīs formulas h 1:



3) Lai atrastu F 1, mēs izmantojam formulu kravas smaguma noteikšanai:

F 1 \u003d F svars \u003d m 1 g \u003d 200kg10N / kg \u003d 2000N

4) Ņemot vērā, ka A 1 \u003d A 2, mēs aprēķinām h 1:



Atbilde ir:   h 1 \u003d 0,2 N.

Atrisiniet problēmu šādā veidā:  Izmantojot sviru, tika paceltas nedaudz durvis, kas svēra 0,84 kN, iedarbojoties uz garo roku ar 30N spēku. Tajā pašā laikā tika veikts 26J mehāniskais darbs. Cik lielā augstumā durvis tika paceltas, un cik liels ir attālums, par kuru ir pārvietots sviras garās rokas gals?

Pārbaudi sevi (atbilde: 3,1 cm augsts; 8,7 cm augsts) (mājās)

Mājas darbs Izdomā problēmu par pētāmo tēmu un atrisini to. Pov tvaiks 47