Zlaté pravidlo. A. Zlaté pravidlo Správa o rovnosti prác pri použití

§ 62. Rovnosť práce pri používaní jednoduchých mechanizmov. " Zlaté pravidlo» mechanika – fyzika 7. ročník (Peryshkin)

Stručný opis:

Už sme sa pozreli na niekoľko jednoduchých mechanizmov. Niektorí to študovali veľmi podrobne (páka, blok), iní to len spomínali. Už sme si museli uvedomiť, že všetky jednoduché mechanizmy uľahčujú život človeka. Poskytujú buď zvýšenie sily, alebo vám umožňujú zmeniť smer sily, čím sú činy človeka pohodlnejšie.
Ale poznáme takú fyzikálnu veličinu, akou je práca. Prirodzene vyvstáva otázka: aký zisk v práci získame pomocou jednoduchých mechanizmov? Odpoveď je odrádzajúca: žiadna. Žiadny jednoduchý mechanizmus vám v práci nedá vyhrať.
V odseku 62 sa k tomuto záveru dospelo pomocou výpočtov. Toto sa robí najprv pre pákový efekt. Záver sa potom rozširuje na pevný blok, potom na mobil.
Používajú sa jednoduché mechanizmy. Na získanie sily alebo vzdialenosti. Nedá sa vyhrať v oboch. Keď v jednom vyhráte, v druhom prehráte. Toto je „zlaté pravidlo“ mechaniky. Bol známy ľuďom už v staroveku. Teraz to budete vedieť aj vy.

Vidíme, že pomocou jednoduchých mechanizmov je možné dosiahnuť prírastky sily. Poskytujú jednoduché mechanizmy výhody v práci?

Vypočítajme prácu vykonanú silou F pri zdvíhaní bremena pomocou naklonená rovina:

Dosadíme nájdené hodnoty sily

a dostaneme

Práca sa teda rovná práci, ktorú je potrebné vykonať na rovnomerné zdvihnutie nákladu do výšky h bez použitia naklonenej roviny.

Pákový efekt tiež neprináša zisky v práci. Vskutku, ak sa vyvážená páka (obr. 1) uvedie do pohybu, potom miesta pôsobenia síl a budú robiť rôzne pohyby a súčasne. V tomto prípade (predpokladáme, že uhol natočenia páky je malý)

Preto budú tieto sily konať

Pri použití stacionárneho bloku vidíme, že aplikované sily F a mg sú rovnaké a dráhy, ktoré prechádzajú miestami pôsobenia síl pri zdvíhaní bremena, sú tiež rovnaké, čo znamená, že aj práca je rovnaká.

Na zdvihnutie bremena do výšky h pomocou pohyblivého bloku je potrebné posunúť koniec lana, na ktorý pôsobí sila F, o 2h. Preto a

Keď teda dvakrát získajú silu, dvakrát stratia v pohybe, preto pohyblivý blok neposkytuje zisk v práci.

Stáročná prax ukázala, že žiadny z jednoduchých mechanizmov neprináša zisk v práci.

Dokonca aj starovekí vedci sformulovali pravidlo („zlaté pravidlo mechaniky“), ktoré platí pre všetky mechanizmy: koľkokrát zvíťazíme v sile, koľkokrát prehráme na diaľku.

Pri zvažovaní jednoduchých mechanizmov neberieme do úvahy trenie, ako aj hmotnosť samotných mechanizmov. V reálnych podmienkach to treba brať do úvahy. Časť práce preto vykoná sila F na pohyb jednotlivých častí mechanizmu a proti trecej sile. Práca pri zdvíhaní bremena (užitočná práca) bude menšia plná práca A (práca vykonaná silou F).

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí využívajú vedomostnú základňu pri štúdiu a práci, vám budú veľmi vďační.

Podobné dokumenty

Klasické výpočty pôsobenia jednoduchých mechanizmov. "Zlaté pravidlo" mechaniky. Zariadenia používané na premenu sily. Naklonená rovina na zdvíhanie ťažkých predmetov. Príklady jednoduchých zariadení s závit: zdvihák, skrutka a matica, zverák.

prezentácia, pridané 17.12.2013


Jednoduché mechanizmy sú zariadenia používané na premenu sily. Typy jednoduchých mechanizmov a ich použitie. Pravidlá pre rovnováhu síl na páke. Aplikácia pravidla pákového efektu v rôznych typoch zariadení a nástrojov používaných v technike a každodennom živote.

prezentácia, pridané 03.03.2011


Jednoduché mechanizmy ako zariadenia používané na premenu sily. Charakteristické znaky, účel a použitie najstarších vynálezov ľudstva: pohyblivé a pevné bloky. Vymedzenie obsahu pojmov brána a naklonená rovina.

prezentácia, pridané 01.05.2011


Koncept jednoduchého mechanizmu. "Zlaté pravidlo" mechaniky. Blok a páka sú najjednoduchšie mechanické zariadenia. Pevné a pohyblivé bloky. Mechanizmus "brány" je variáciou jednoduchého "pákového" mechanizmu. Aplikácia naklonenej roviny, klinu, skrutky.

prezentácia, pridané 10.03.2012


História vývoja jednoduchých mechanizmov. Účinnosť je ukazovateľom činnosti. Motor s vnútorným spaľovaním. Pohyb kvapalín a plynov potrubím. Bernoulliho zákon. Vztlaková sila krídla lietadla. Vývoj letectva. Environmentálne aspekty rozvoja letectva a astronautiky.

abstrakt, pridaný 14.05.2008


Podstata metódy obvodovej transformácie (konvolúcie). Teoretické a experimentálne overenie vzťahov medzi napätiami a prúdmi vyplývajúcimi z 1. a 2. Kirchhoffovho zákona a Ohmovho zákona. Výpočet prúdov a napätí v jednoduchých jednosmerných obvodoch.

laboratórne práce, doplnené 28.11.2011


Koncepcia a príklady jednoduchých odporových obvodov. Metódy výpočtu jednoduchých odporových obvodov. Výpočet odporových elektrických obvodov metódou vetvového prúdu. Metóda uzlového napätia. Opis kmitov v odporových obvodoch pomocou lineárnych algebraických rovníc.

abstrakt, pridaný 3.12.2009


Veterná energia a možnosti jej využitia. Práca povrchu vystaveného sile vetra. Prevádzka veterného kolesa lopatkovej veternej turbíny. Perspektívy rozvoja veternej energie v Kazachstane. Výhody a nevýhody systémov veterných turbín.

Jednoduché mechanizmy, ktoré sme uvažovali, sa používajú na vykonávanie práce v prípadoch, keď je potrebné vyvážiť inú silu pôsobením jednej sily.

Prirodzene vyvstáva otázka: dávajúc na sile alebo na ceste, neprinášajú jednoduché mechanizmy aj prácu? Odpoveď na túto otázku možno získať zo skúseností.

Tým, že na páke vyvážili dve sily F1 a F2 rôznej veľkosti (obr. 170), uviedli páku do pohybu. Ukazuje sa, že súčasne bod pôsobenia menšej sily F2 prechádza dlhšou dráhou s2 a bod pôsobenia väčšej sily F1 - menej cestas1. Meraním, tieto dráhy a moduly síl zistia, že dĺžky dráh, ktorými prechádzajú body pôsobenia síl na páku, sú nepriamo úmerné silám:

Pôsobením na dlhé rameno páky teda naberáme na sile, no zároveň strácame rovnaký počet krát v dĺžke dráhy.

Produktom sily a cesty je práca. Naše experimenty ukazujú, že práca vykonaná na oboch koncoch páky navzájom rovné:

Takže pri použití pákového efektu nedochádza k zisku z práce.

Použitím páky môžeme získať buď na sile, alebo na vzdialenosti. Ak použijeme silu na dlhé rameno, získame na sile, ale len toľko stratíme na diaľku. Silovým pôsobením na krátke rameno páky získame vzdialenosť, ale rovnako stratíme na sile.

Existuje legenda, že Archimedes, potešený objavom pravidla pákového efektu, zvolal: „Dajte mi oporu a ja zdvihnem Zem!

Samozrejme, Archimedes by si s takouto úlohou nevedel poradiť ani keby dostal oporný bod a páku potrebnej dĺžky. Na zdvíhanie Zem je dlhá len 1 cm, rameno páky by malo by opísal oblúk obrovskej dĺžky. Posunutie dlhého konca páky po tejto dráhe by trvalo milióny rokov, napríklad rýchlosťou 1 m/s.

Typ páky neprináša žiadny zisk v práci - pevný blok, čo je jednoduché nechať sa presvedčiť skúsenosťou. Spôsoby, priechodné body aplikácie síl P a F sú rovnaké, sily sú rovnaké, a preto je práca rovnaká.

Pomocou pohyblivého bloku môžete merať a porovnávať vykonanú prácu. Na zdvihnutie bremena do výšky h pomocou pohyblivého bloku, potrebujete koniec lana, ku ktorému je pripevnený dynamometer, ako ukazuje skúsenosť (obr. 171), presuňte sa na 2h. Teda, zatiaľ čo získajú 2-násobný nárast sily, stratia na ceste 2-násobok, preto pohyblivý blok neposkytuje zisk v práci.

Stáročná prax ukázala, že žiadny z mechanizmov neprináša zisk v práci. Používajú sa na to rôzne mechanizmy v závislosti od pracovných podmienok vyhrať v sile alebo v ceste.

Už starovekí vedci poznali pravidlo platné pre všetky mechanizmy: koľkokrát zvíťazíme v sile, koľkokrát prehráme na diaľku. Toto pravidlo sa nazývalo „zlaté pravidlo“ mechaniky.

Otázky. 1. Aký je vzťah medzi silami pôsobiacimi na páku a ramenami týchto síl? 2. Aký vzťah existuje medzi dráhami, ktorými prechádzajú miesta pôsobenia síl na páku, a týmito silami? 3. Je to možné použite páku na výhru v platnosti? Čo potom strácajú? 4. Koľkokrát stratia na ceste pomocou pohyblivého bloku na zdvíhanie bremien? 5. Čo je „zlatým pravidlom“ mechaniky?

Cvičenia.

1. Pomocou pohyblivého bloku sa bremeno zdvihlo do výšky 1,5 m Ako dlho bol predĺžený voľný koniec lana?
2. Pomocou pohyblivého bloku sa bremeno zdvihlo do výšky 7 m Akú prácu vykonal pracovník pri zdvíhaní bremena, ak aplikovanej sily na koniec lana 160 N? Koľko práce urobí pracovník, ak toto bremeno bez kvádra zdvihne do výšky 7 m? (Neberte do úvahy hmotnosť bloku a treciu silu.)
3. Ako použiť blok na získanie vzdialenosti?
4. Ako môže nehybný a pohyblivé bloky získať 4-násobný nárast sily? 6 krát?

Cvičenie.

Dokážte, že pre hydraulický stroj platí zákon o rovnosti práce („zlaté pravidlo“ mechaniky). Ignorujte trenie medzi piestami a stenami nádob.

Poznámka. Na dôkaz použite obrázok 132, keď sa malý piest pod vplyvom sily F1 posunie dole o vzdialenosť h1 vytlačí určitý objem kvapaliny. O rovnakú hodnotu sa zväčší objem kvapaliny pod veľkým piestom, ktorý vystúpi do výšky h2.

Riešenie úloh na tému: Rovnosť práce pri použití jednoduchých mechanizmov. "Zlaté pravidlo mechaniky"

CIELE LEKCIE: Aktualizujte si svoje znalosti na tému „Jednoduché mechanizmy“ a učte sa všeobecné postavenie pre všetky druhy jednoduchých mechanizmov, ktoré sa nazývajú „zlaté pravidlo“ mechaniky.

Dokážte, že jednoduché mechanizmy používané v práci poskytujú nárast sily a na druhej strane vám umožňujú zmeniť smer pohybu tela pod vplyvom sily;

Kultivovať intelektuálnu kultúru vo vedení žiakov k pochopeniu základných pravidiel jednoduchých mechanizmov - rozvíjať schopnosť zovšeobecňovať známe údaje na základe vyzdvihovania toho hlavného;

Formové prvky tvorivého hľadania založeného na technike zovšeobecňovania.

Počas vyučovania

1.Organizačný moment

2.Kontrola domácich úloh

Frontálny prieskum:

1.Ako sa volajú zariadenia jednoduché mechanizmy, na čo slúžia?

2. Aké jednoduché mechanizmy poznáte?

3.Čo je páka? Načo sa to používa?

4.Čo sa nazýva rameno sily? Okamih sily?

5.Sformulujte podmienku rovnováhy pre páku?

6. Formulujte „zlaté pravidlo mechaniky“

7. Prečo nie je kľučka na dverách pripevnená v strede, ale na ich okraji.

8. Je možné otočiť Zem pomocou páky, ktorá má osový bod? Svoju odpoveď zdôvodnite.

3. Riešenie problémov

Úloha: Dĺžka menšieho ramena páky je 5 cm, väčšieho 30 cm Na menšie rameno pôsobí sila 12N. Akú silu treba vyvinúť na väčšie rameno, aby sa páka vyrovnala? Nájsť prírastok sily?

Vzhľadom na to: Si: Riešenie:

l 1 = 5 cm 0,05 m 1) Zapíšme si rovnovážny stav páky:

l 2 = 30 c m 0,3 m

F 1 = 12 N Vyjadrime z toho F 2:

F2 = ?


F 1 / F 2 = ? 2) Nájdite prírastok sily, t.j.

.

odpoveď: F2 = 2H, F1/F2 = 6H.

Vyriešte problém pomocou príkladu: Na menšie rameno páky pôsobí sila 300N a na väčšie rameno pôsobí sila 20N. Dĺžka menšieho ramena je 5 cm Určte dĺžku väčšieho ramena. Urobte si kresbu.

Otestujte sa (Odpoveď: 0,75 m)

Vyriešte problém pomocou príkladu: Na koncoch páky pôsobia sily 25N a 150N. Vzdialenosť od otočného bodu k väčšej sile je 3 cm Určte dĺžku páky, ak je pod vplyvom týchto síl v rovnováhe?

Otestujte sa (Odpoveď: 0,21 m)

Úloha: Pomocou páky sa zdvihol náklad s hmotnosťou 200 kg. Do akej výšky sa zdvihlo bremeno, ak sila pôsobiaca na dlhé rameno páky vykonala prácu 400 J?

Urobme vysvetľujúci nákres:



l 2

Vzhľadom na to: Si: Riešenie:

m 1 = 200 kg 1) Zapíšme si matematicky „zlaté pravidlo“ mechaniky: A 1 = A 2

A 2 = 400 J 2) Podľa definície Job– súčin sily pôsobiacej pozdĺž pohybu

h = ? teleso, dráhu, ktorú telo pod vplyvom tejto sily prejde. potom:

A 1 = F 1 h 1

Vyjadrime h 1 z tohto vzorca:



3) Na nájdenie F 1 použijeme vzorec na zistenie gravitačnej sily bremena:

F 1 = vlákno F = m 1 g = 200 kg · 10 N/kg = 2 000 N

4) Vzhľadom na to, že A 1 = A 2, vypočítajte h 1:



odpoveď: h1 = 0,2 N.

Vyriešte problém pomocou príkladu: Pomocou páky sa mierne zdvihli dvere s hmotnosťou 0,84 kN, pričom na dlhé rameno pôsobila sila 30 N. Zároveň sa to urobilo mechanická práca 26J. Ako vysoko boli zdvihnuté dvere a ako ďaleko sa posunul koniec dlhého ramena páky?

Otestujte sa (Odpoveď: do výšky 3,1 cm; 8,7 cm) (doma)

Domáca úloha Vymyslite problém na tému, ktorú študujete a vyriešte ho. POV par 47