Перейти к содержанию

Простые механизмы. Рычаг

Рычаг, блок, ворот, наклонная плоскость. Применение в технике.

Открыт · Интерактивная модель · Симуляция · Презентация · Методичка

Конспект урока

Простые механизмы. Рычаг

Чтобы поднять тяжёлый камень, человек с древности использовал палку, подложив под неё опору. Это — рычаг, один из «простых механизмов».

Что такое простые механизмы

Простые механизмы — это устройства, служащие для преобразования силы.

К ним относятся:

  • рычаг
  • блок (подвижный и неподвижный)
  • ворот
  • наклонная плоскость
  • клин
  • винт

Простые механизмы не экономят работу — они позволяют получить выигрыш в силе (или в расстоянии).

Рычаг

Рычаг — это твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры (оси).

На рычаг действуют две силы:

  • F1F_1 — приложенная сила (например, сила руки)
  • F2F_2 — преодолеваемая сила (например, вес груза)

Плечо силы

Плечо силы — это кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы.

Обозначают плечи l1l_1 и l2l_2.

Плечо — это перпендикуляр от точки опоры до линии действия силы. Не путать с расстоянием до точки приложения силы!

Условие равновесия рычага

Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам:

F1F2=l2l1\frac{F_1}{F_2} = \frac{l_2}{l_1}

или

F1l1=F2l2F_1 \cdot l_1 = F_2 \cdot l_2

Произведение силы на её плечо называется моментом силы. Условие равновесия: моменты сил равны (одно тянет рычаг по часовой стрелке, другое — против).

Применение рычага

  • ножницы — два рычага с общей осью
  • гвоздодёр — длинное плечо даёт выигрыш в силе
  • тачка строительная — груз ближе к оси, длинные ручки → легко везти
  • весы рычажные — измерение массы через равенство моментов

Правило моментов

Правило моментов: рычаг находится в равновесии, если сумма моментов сил, вращающих его по часовой стрелке, равна сумме моментов сил, вращающих против часовой стрелки.

M1=M2илиF1l1=F2l2M_1 = M_2 \quad \text{или} \quad F_1 l_1 = F_2 l_2

Момент силы — это произведение силы на плечо: M=FlM = F l. Единица момента — Нм\text{Н} \cdot \text{м}.

Пример решения задачи

Задача. К короткому плечу рычага (длина 0,2м0{,}2\,\text{м}) приложена сила 300Н300\,\text{Н}. Какую силу можно уравновесить на длинном плече (длина 1,2м1{,}2\,\text{м})?

Дано:

  • F1=300НF_1 = 300\,\text{Н}, l1=0,2мl_1 = 0{,}2\,\text{м}
  • l2=1,2мl_2 = 1{,}2\,\text{м}

Решение: F1l1=F2l2F2=F1l1l2=3000,21,2=50НF_1 l_1 = F_2 l_2 \Rightarrow F_2 = \frac{F_1 l_1}{l_2} = \frac{300 \cdot 0{,}2}{1{,}2} = 50\,\text{Н}

Ответ: можно уравновесить силу 50Н50\,\text{Н} (выигрыш в силе в 6 раз).

Вопросы для самопроверки

  1. Что такое простые механизмы? Какие вы знаете?
  2. Что такое рычаг? Из чего он состоит?
  3. Что такое плечо силы? Как его определить?
  4. Сформулируйте правило моментов.
  5. Где применяются рычаги в жизни?

Демонстрация

Материалы к уроку

Материалы урока

Скачать и открыть

Учителю

2 материала

Презентация · для учителей

Презентация «Простые механизмы. Рычаг»

Рычаг, блок, наклонная плоскость; примеры и выигрыш в силе. 10 уникальных кадров.

Скачать PPTX

Методичка · для учителей

Поурочное планирование и опорная схема (РБ)

Рычаг, блок, ворот, наклонная плоскость. Применение в технике.

Скачать DOCX

Поурочное планирование и опорная схема (РБ)

DOCX

Комментарии

Войдите, чтобы оставлять комментарии.

Пока нет комментариев. Будьте первым!