ARTÍCULO:Física

CLASE 7

TEMA DE LA LECCIÓN:Plano inclinado La regla de oro de la mecánica.

Profesor de fisica

TIPO DE LECCIÓNCombinado.

OBJETIVO DE LA LECCIÓN   Actualización de conocimientos sobre el tema "Mecanismos simples"

y aprender la posición general para todas las variedades de simples

mecanismos, que se llama la "regla de oro" de la mecánica.

TAREAS DE LECCIÓN:

EDUCATIVO:

-   profundizar el conocimiento sobre la condición de equilibrio de un cuerpo giratorio, sobre bloques en movimiento e inmóviles;

Demuestre que los mecanismos simples utilizados en el trabajo le dan una ganancia de fuerza y, por otro lado, le permiten cambiar la dirección del movimiento del cuerpo bajo la acción de la fuerza;

Desarrollar habilidades prácticas en la selección de material razonado.

EDUCATIVO:

Cultivar una cultura intelectual para que los estudiantes comprendan la regla básica de los mecanismos simples;

Introducir las funciones de usar el apalancamiento en la vida cotidiana, en la tecnología, en un taller escolar, en la naturaleza.

PENSAMIENTO DESARROLLO:

Para formar la capacidad de generalizar datos conocidos sobre la base de resaltar lo principal;

Formar elementos de búsqueda creativa basados \u200b\u200ben la recepción de la generalización.

EQUIPO   Dispositivos (palancas, juego de cargas, regla, bloques, plano inclinado, dinamómetro), mesa "Palancas en la vida silvestre", computadoras, folletos (pruebas, tarjetas con tareas), libro de texto, pizarra, tiza.

TIEMPO DE LECCIÓN.

ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE LA ACTIVIDAD LECTIVA DEL PROFESOR Y ESTUDIANTES

DECLARACIÓN DEL OBJETIVO DE LA LECCIÓNEl profesor se dirige a la clase:

Abrazando al mundo entero desde la tierra hasta el cielo,

Despertando a más de una generación,

El progreso científico se está moviendo en el planeta.

La naturaleza tiene menos secretos.

Cómo usar el conocimiento es una preocupación de las personas.

Hoy, muchachos, nos familiarizaremos con la posición general de los mecanismos simples, que se llama La regla de oro de la mecánica.

PREGUNTA PARA ESTUDIANTES (GRUPO LINGÜISTA)

¿Por qué crees que la regla se llama "oro"?

RESPUESTA: "La regla de oro " - uno de los mandamientos morales más antiguos contenidos en los proverbios populares, dichos: No hagas a los demás lo que no quieres que te inflijan, - hablaron los antiguos sabios orientales.

RESPUESTA GRUPO RESPUESTA: "Golden "es la base de todas las fundaciones.

IDENTIFICACIÓN DEL CONOCIMIENTO. PRUEBA DE DESEMPEÑO "TRABAJO Y POTENCIA"

  (en computadora, prueba adjunta)

  TAREAS DE ENTRENAMIENTO Y PREGUNTAS.

1. ¿Qué es una palanca?

2. ¿Qué se llama el hombro del poder?

3. La regla del equilibrio del apalancamiento.

4. Fórmula de la regla de equilibrio de apalancamiento.

5. Encuentra el error en la figura.

6. Usando la regla de equilibrio de la palanca, encuentre F2

d1 \u003d 2cm d2 \u003d 3cm

7. ¿Estará la palanca en equilibrio?

d1 \u003d 4cm d2 \u003d 3cm

Un grupo de lingüistas realiza № 1, 3, 5.

Grupo de precisión № 2, 4, 6, 7.

TAREA EXPERIMENTAL PARA EL GRUPO DOCENTE

1. Balancear la palanca

2. Suspenda dos pesas en el lado izquierdo de la palanca a una distancia de 12 cm del eje de rotación.

3. Equilibre estos dos pesos:

a) una carga_ _ _ hombro_ _ _ cm.

b) dos pesas_ _ _ hombro_ _ _ cm.

c) tres pesas_ _ _ hombro _ _ _ ver

Un consultor trabaja con estudiantes.

En un mundo de interés.

"Apalancamiento en la vida silvestre"

(Marina Minakova, ganadora del premio de la Olimpiada de Biología)

TRABAJAR SOBRE   Exhibición de experiencias (consultor)

ESTUDIADO   No. 1 Aplicación de la ley de balance de apalancamiento al bloque.

MATERIALa) Bloqueo fijo.

Actualizar antes Los estudiantes deben explicar que una unidad fija puede   aprendido a considerar como un brazo igual y ganar en

conocimiento de simple no da fuerza

mecanismos. No. 2 Equilibrio de fuerzas en un bloque móvil.

Estudiando sobre la base de experimentos, concluyen que los dispositivos móviles
  el bloque da una ganancia en fuerza dos veces y la misma pérdida en
  el camino

ESTUDIO

NUEVO MATERIALHace más de 2.000 años, Arquímedes murió, pero también
  Hoy, el recuerdo de la gente guarda sus palabras: "Dame un punto de apoyo, y
  Levantaré el mundo entero para ti. Así dijo el destacado griego antiguo
  científico - matemático, físico, inventor, que ha desarrollado una teoría
  aprovechar y darse cuenta de sus capacidades.

Frente al gobernante de Siracusa, Arquímedes, aprovechando

dificil
  dispositivo de apalancamiento, solo bajó la nave. El lema
  ¡todos los que han encontrado uno nuevo son atendidos por el famoso Eureka!

Uno de los mecanismos simples que dan ganancia en fuerza es
  plano inclinado Definir el trabajo realizado con
  plano inclinado

EXPERIENCIA DEMOSTRACIÓN:

Fuerzas de trabajo en un plano inclinado.

  Medimos la altura y la longitud del plano inclinado y

Compare su relación con una ganancia de fuerza en

F   El avion.

L A) repetimos el experimento cambiando el ángulo del tablero.

  Conclusión de la experiencia:plano inclinado da

h   ganar en poder tantas veces como su longitud

Más altura \u003d

2. La regla de oro de la mecánica es válida para

  palanca.

Al girar la palanca cuántas veces

ganamos en fuerza, perdemos tantas veces

en movimiento

MEJORA Asignaciones de calidad.

Y APLICACIÓNNo. 1. ¿Por qué los conductores de trenes evitan parar los trenes en

CONOCIMIENTOel aumento? (conoce a un grupo de lingüistas)

  B

No. 2 Un bloque en la posición B se desliza a lo largo de una inclinación

plano, superando la fricción. Será

deslizar la barra y en la posición A? (dar una respuesta

puntos de precisión).

Respuesta: será, porque el valorF la fricción de la barra en el plano no es
  depende del área de las superficies de contacto.

Tareas de liquidación.

№ 1. Encuentre una fuerza que actúe paralela a la longitud del plano inclinado, cuya altura es 1 m., Longitud 8 m., De modo que la carga que pesa 1.6 * 10³ N se mantenga en el plano inclinado

Dado: Solución:

h \u003d 1m F \u003d F \u003d

Respuesta: 2000H

No 2. Para mantener los trineos con un jinete que pesa 480 N en la montaña helada, se necesita una fuerza de 120 N. La pendiente de la colina a lo largo de toda su longitud es constante. ¿Cuál es la longitud de la montaña, si la altura es de 4 m?

Dado: Solución:

h \u003d 4m l \u003d

Respuesta: 16m

No. 3. Un automóvil que pesa 3 * 104 N se mueve uniformemente en un elevador de 300 m de largo y 30 m de alto. Determine la fuerza de tracción del automóvil si la fuerza de fricción de las ruedas en el suelo es de 750 N. ¿Qué trabajo hace el motor en el camino?

Dado: Solución:

P \u003d 3 * 104H Resistencia requerida para levantar
  Ftr \u003d 750H del automóvil sin fricción

l \u003d 300m F \u003d F \u003d

h \u003d 30m La fuerza de tracción es igual a: F pull \u003d F + Ftr \u003d 3750H

Ftyag-?, A -? Operación del motor: A \u003d F pull * L

A \u003d 3750H * 300m \u003d 1125 * 103J

Respuesta: 1125 kJ

Resumiendo la lección, evaluando el trabajo de los estudiantes por consultores usando un mapa de un enfoque diferenciado para los tipos de actividades en la lección.

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Temas del codificador Unified State Examination: mecanismos simples, eficiencia del mecanismo.

El mecanismo   - Este es un dispositivo para convertir la fuerza (su aumento o disminución).
Mecanismos simples - Esta es una palanca y un plano inclinado.

Palanca

Palanca - Este es un cuerpo sólido que puede girar alrededor de un eje fijo. En la fig. 1) se muestra una palanca con un eje de rotación. Las fuerzas de y se aplican a los extremos de la palanca (puntos y). Los hombros de estas fuerzas son iguales y respectivamente.

La condición de equilibrio de la palanca está dada por la regla de los momentos :, de donde

Fig. 1. Palanca

De esta relación se deduce que la palanca proporciona una ganancia en fuerza o en distancia (dependiendo del propósito para el que se usa) tantas veces cuanto más grande es el hombro más grande que el más pequeño.

Por ejemplo, para levantar una carga de 700 N con una fuerza de 100 N, debe tomar una palanca con una proporción de hombros de 7: 1 y colocar la carga en un hombro corto. Ganaremos 7 veces en fuerza, pero perderemos tantas veces en la distancia: el final del brazo largo describirá un arco 7 veces más grande que el extremo del brazo corto (es decir, la carga).

Ejemplos de una palanca que proporciona una ganancia de fuerza son una pala, tijeras, alicates. Una pala de remo es una palanca que proporciona una ganancia de distancia. Y las balanzas de palanca comunes son un brazo igual, que no proporcionan ganancia ni en distancia ni en fuerza (de lo contrario, pueden usarse para pesar a los clientes).

Bloque fijo

Una forma importante de apalancamiento es bloque - una rueda con una canaleta fijada en una jaula, a lo largo de la cual se pasa una cuerda. En la mayoría de las tareas, la cuerda se considera un hilo liviano e inextensible.

En la fig. La figura 2 muestra un bloque fijo, es decir, un bloque con un eje de rotación fijo (que pasa perpendicular al plano de la figura a través de un punto).

En el extremo derecho del hilo en un punto, se fija un peso. Recuerde que el peso corporal es la fuerza con la que el cuerpo presiona sobre un soporte o estira la suspensión. En este caso, el peso se aplica al punto en el que la carga está unida al hilo.

Se aplica una fuerza al extremo izquierdo del hilo en el punto.

El apalancamiento es igual a donde está el radio del bloque. El peso del hombro es igual. Esto significa que el bloque fijo es un brazo de hombro igual y, por lo tanto, no proporciona una ganancia ni en fuerza ni en distancia: en primer lugar, tenemos igualdad y, en segundo lugar, en el proceso de mover la carga y el hilo, el movimiento del punto es igual al movimiento de la carga.

¿Por qué entonces necesitamos un bloque fijo? Es útil porque le permite cambiar la dirección del esfuerzo. Típicamente, una unidad fija se usa como parte de mecanismos más complejos.

Unidad movible.

En la fig. 3 en la foto bloque móvilcuyo eje se mueve con la carga. Tiramos del hilo con una fuerza que se aplica en un punto y se dirige hacia arriba. El bloque gira y al mismo tiempo también se mueve hacia arriba, levantando una carga suspendida en un hilo.

En un punto dado en el tiempo, un punto fijo es un punto, y es a su alrededor donde gira el bloque ("rodaría" a través del punto). También dicen que el eje instantáneo de rotación del bloque pasa a través del punto (este eje se dirige perpendicular al plano de la figura).

El peso de la carga se aplica en el punto de unión de la carga al hilo. El apalancamiento es igual.

Pero el hombro de fuerza con el que tiramos del hilo resulta ser el doble: es igual. En consecuencia, la condición para el equilibrio de la carga es la igualdad (como vemos en la Fig. 3: el vector es dos veces más corto que el vector).

En consecuencia, la unidad móvil proporciona una ganancia de fuerza dos veces. En este caso, sin embargo, perdemos lo mismo dos veces en la distancia: para elevar la carga en un metro, el punto tendrá que moverse dos metros (es decir, estirar dos metros de hilo).

En el bloque de la fig. 3 hay un inconveniente: tirar del hilo hacia arriba (por cierto) no es una buena idea. ¡Acuerde que es mucho más conveniente tirar del hilo hacia abajo! Aquí es donde el bloque fijo nos ayuda.

En la fig. 4 muestra el mecanismo de elevación, que es una combinación de una unidad móvil con una fija. La carga se suspende del bloque móvil, y el cable se lanza adicionalmente sobre el bloque fijo, lo que hace posible tirar del cable hacia abajo para levantar la carga. La fuerza externa sobre el cable se indica nuevamente mediante un vector.

Básicamente, este dispositivo no es diferente de la unidad móvil: con él, también obtenemos una doble ganancia de fuerza.

Plano inclinado

Como sabemos, es más fácil rodar un barril pesado a lo largo de pasarelas inclinadas que levantarlo verticalmente. Los puentes, por lo tanto, son un mecanismo que da ganancia en fuerza.

En mecánica, dicho mecanismo se llama plano inclinado. Plano inclinado   - Esta es una superficie plana y plana, ubicada en algún ángulo con respecto al horizonte. En este caso, dicen brevemente: "un plano inclinado con un ángulo".

Encontramos la fuerza que debe aplicarse a la carga de masa para levantarla uniformemente a lo largo de un plano inclinado suave con un ángulo. Esta fuerza, por supuesto, se dirige a lo largo de un plano inclinado (Fig. 5).

Seleccione el eje como se muestra en la figura. Como la carga se mueve sin aceleración, las fuerzas que actúan sobre ella están equilibradas:

Proyectamos en el eje:

Es una fuerza que debe aplicarse para mover la carga hacia arriba a lo largo de un plano inclinado.

Para levantar uniformemente la misma carga verticalmente, es necesario aplicar una fuerza igual a ella. Se puede ver eso desde entonces. El plano inclinado realmente da una ganancia de fuerza, y cuanto más grande, más pequeño es el ángulo.

Las variedades ampliamente utilizadas del plano inclinado son cuña y tornillo.

La regla de oro de la mecánica.

Un mecanismo simple puede aumentar la fuerza o la distancia, pero no puede aumentar el trabajo.

Por ejemplo, una palanca con una relación de hombro de 2: 1 da una ganancia de fuerza dos veces. Para levantar la carga en el hombro más pequeño, debe aplicar fuerza al hombro más grande. Pero para elevar la carga a una altura, se deberá bajar el hombro más grande y el trabajo perfecto será igual a:

es decir, el mismo valor que sin el uso de una palanca.

En el caso de un plano inclinado, ganamos fuerza, ya que aplicamos una fuerza menor que la gravedad a la carga. Sin embargo, para elevar la carga a una altura por encima de la posición inicial, necesitamos caminar un camino a lo largo de un plano inclinado. Al hacerlo, hacemos el trabajo.

es decir, lo mismo que cuando se levanta una carga verticalmente.

Estos hechos son manifestaciones de la llamada regla de oro de la mecánica.

La regla de oro de la mecánica. Ninguno de los mecanismos simples da una ganancia en el trabajo. Cuántas veces ganamos en fuerza, cuántas veces perdemos en distancia y viceversa.

La regla de oro de la mecánica no es más que una versión simple de la ley de conservación de la energía.

Eficiencia del mecanismo.

En la práctica, debe distinguir entre trabajo útil Un   útil, que debe hacerse con la ayuda del mecanismo en condiciones ideales sin pérdidas, y trabajo completo Unlleno
  que se hace con el mismo propósito en una situación real.

El trabajo completo es igual a la suma:
  -trabajo útil;
  -trabajo realizado contra la fricción en varias partes del mecanismo;
  -trabajo realizado moviendo los elementos constitutivos del mecanismo.

Entonces, cuando se levanta una carga con una palanca, uno también tiene que trabajar para superar la fricción en el eje de la palanca y mover la palanca en sí, que tiene algo de peso.

El trabajo completo siempre es más útil. La relación de trabajo útil a pleno se denomina coeficiente de rendimiento (COP) del mecanismo:

=Unútil / Unlleno

La eficiencia generalmente se expresa como un porcentaje. La eficiencia de los mecanismos reales siempre es inferior al 100%.

Calculamos la eficiencia de un plano inclinado con un ángulo en presencia de fricción. El coeficiente de fricción entre la superficie del plano inclinado y la carga es igual.

Deje que la carga de masa se eleve uniformemente a lo largo de un plano inclinado bajo la acción de la fuerza de un punto a otro a una altura (Fig. 6). En la dirección opuesta al movimiento, la fuerza de fricción deslizante actúa sobre la carga.

No hay aceleración, por lo tanto, las fuerzas que actúan sobre la carga son equilibradas:

Proyectamos en el eje X:

. (1)

Proyectamos en el eje Y:

. (2)

También

, (3)

De (2) tenemos:

Luego de (3):

Sustituyendo esto en (1), obtenemos:

El trabajo total es igual al producto de la fuerza F y la trayectoria recorrida por el cuerpo a lo largo de la superficie del plano inclinado:

Unlleno \u003d.

El trabajo útil es obviamente igual a:

Unútil \u003d.

Por la eficiencia deseada que obtenemos.

Apalancamiento

Arquímedes

Este tema se centrará en mecanismos simples utilizados por la humanidad desde tiempos inmemoriales, y nos detendremos en más detalles sobre los más comunes: apalancamiento.

Anteriormente se dijo sobre el trabajo mecánico y la potencia. El trabajo mecánico es una cantidad física escalar proporcional a la fuerza aplicada al cuerpo y al camino recorrido por el cuerpo. La unidad de trabajo en el sistema SI es J   (julio) El poder es una cantidad física escalar que caracteriza la velocidad de un trabajo.La unidad de poder del SI es Mar   (vatios)

Desde tiempos inmemoriales, la humanidad ha estado utilizando varios dispositivos para realizar trabajos mecánicos. Se sabe que los objetos muy pesados \u200b\u200bson lo suficientemente difíciles y, a veces, imposibles de mover directamente. Sin embargo, usando un palo bastante largo o, como también se le llama, palanca, podemos hacerlo con bastante facilidad.

Si visita alguna producción moderna, puede ver cómo funcionan las máquinas. Ellos, como los seres sensibles, presionan, doblan, cortan grandes láminas de metal, cuentan y clasifican, pesan y empacan varios productos.

Sin embargo, si considera cualquier dispositivo de un diseño tan complejo, puede ver que su componente mecánico está representado por combinaciones de solo seis tipos de mecanismos simples: bloque de apalancamientohorquillas, tornillos, cuñas, collares y planos inclinados .

En la vida cotidiana, a menudo también se utilizan mecanismos simples: un hacha, una pala, unas tijeras, una picadora de carne y mucho más.

¿Por qué necesitamos mecanismos simples?   Para responder a esta pregunta, considere un ejemplo simple. Deje que sea necesario elevar la carga a cierta altura. Puede usar uno de los seis mecanismos simples para esto. En los seis casos, la acción de la fuerza conducirá al levantamiento del cuerpo.   Pero esta fuerza no se dirige en absoluto y, con la excepción de un caso, no se aplica directamente al cuerpo que se va a levantar. Pero lo más importante aquí es que esto la fuerza en todos los casos es menor que el peso del cuerpo levantado. Significa el uso de mecanismos simples permite ganar fuerza.

De esta manera mecanismos simples - estos son dispositivos que sirven para transformar el poder.

Pero los mecanismos simples no son solo para levantar el cuerpo. Se usan cuando cortan papel o tela con tijeras, cortan madera, remos, etc. Además, estos mecanismos existen en el cuerpo humano.

El hombre ha utilizado mecanismos simples desde la antigüedad. La imaginación de cada turista que visita la Isla de Pascua se sorprende con las antiguas esculturas de piedra de enorme tamaño, ubicadas en toda la isla. En la creación de estas pesadas esculturas de piedra (y en una de ellas solo el sombrero tiene una masa de aproximadamente 3 toneladas), al levantarlos a una posición vertical, se utilizaron mecanismos simples. Las grandes pirámides egipcias fueron construidas de la misma manera.

Uno de los mecanismos simples más comunes es palanca. Es él quien hace posible equilibrar una fuerza grande con una fuerza pequeña. Las palancas están presentes en muchos dispositivos.

¿Qué es el apalancamiento y cómo obtener una ganancia de fuerza al usarlo? Una palanca es cualquier cuerpo sólido que puede girar en relación con un eje fijo o soporte.Todas las palancas se dividen en 2 tipos: palanca primer tipo y segundo tipo.

Palanca del primer tipo   llamada palanca, cuyo eje de rotación se encuentra entre los puntos de aplicación de fuerzas, y las fuerzas mismas se dirigen en una dirección. Un ejemplo son las tijeras, un balancín de igual peso, etc.

Palanca del segundo tipo   llamada palanca, cuyo eje de rotación se encuentra a un lado de los puntos de aplicación de fuerzas, y las fuerzas mismas se dirigen opuestas entre sí. Esto, por ejemplo, llaves, puertas, etc.

¿Bajo qué condiciones está la palanca en equilibrio?Pon la experiencia. (Notamos de inmediato que todas las conclusiones que hagamos para una palanca del primer tipo también serán válidas para una palanca del segundo tipo). Tome como palanca una regla de 1 metro de largo y colóquela sobre un soporte fijo, ubicado exactamente en el medio. A una distancia de 0.25 m del soporte, pondremos un peso de 8 N. Naturalmente, el extremo de la palanca bajará bajo la influencia del peso del peso. Ahora empuje el extremo libre de la palanca con un dinamómetro y levante el peso para que la palanca quede en posición horizontal. En este caso, el dinamómetro mostrará una fuerza igual a 4 N.

Entonces, ¿por qué las fuerzas desiguales que se aplican a la palanca la mantienen en equilibrio?   Todo porque se determina el resultado de la acción de la fuerza sobre la palanca no solo por su módulo, sino también por la distancia desde el punto de apoyo hasta la línea de acción de la fuerza.

La distancia desde el punto de apoyo a la línea recta a lo largo de la cual actúa la fuerza se llama el hombro de esta fuerza.

Considere el esquema de esta experiencia.

Además de fuerza F   1 y F   2, cuyos hombros están designados como l   1 y l   2, dos fuerzas más actuarán sobre la palanca: la gravedad de la palanca y la elasticidad del soporte.

Como se puede ver en la figura, los hombros de estas fuerzas son cero, por lo tanto, no afectan el equilibrio de la palanca. Ahora compara las fuerzas F   1 y F   2 y sus hombros. Fuerza F   2 la mitad de la fuerza F   1, y la fuerza del hombro F   2 veces la fuerza del hombro F 1 .

¿Qué sucede si la fuerza del hombroF 2   aumentar, digamos, 5 o 25 veces?   Esa fuerza disminuiría en 5 o 25 veces. Es decir cuanto más grande es el hombro, menos poderpor medio del cual es posible levantar la carga que se encuentra en la parte de la palanca opuesta al soporte.

La primera explicación escrita del equilibrio de apalancamiento fue dada en el siglo III aC por el antiguo científico griego Arquímedes, quien fue el primero en poder relacionar los conceptos de fuerza, peso y hombro. La ley del equilibrio, formulada por Arquímedes, todavía se usa y suena así: la palanca está en equilibrio, siempre que las fuerzas aplicadas a ella sean inversamente proporcionales a la longitud de sus hombros.

  - condición para el equilibrio de la palanca

Según la leyenda, al darse cuenta de la importancia de su descubrimiento, Arquímedes exclamó: "¡Dame un punto de apoyo, y convertiré la Tierra!". Es cierto que Arquímedes no habría podido hacer esto durante su vida. Sí, y ahora también. La cuestión es que para elevar nuestro planeta al menos un centímetro, se requiere una palanca increíblemente larga que debería moverse durante varias decenas de millones de años a una velocidad de 1 cm por minuto.

Ejercicios

Tarea 1   Se suspende un peso de 500 g en un extremo de la regla de 100 cm de largo.En el medio de la regla hay un soporte debajo del cual la regla puede girar libremente. ¿Dónde necesito suspender una segunda carga de 750 g para que la regla esté en equilibrio?

Tarea 2   En los extremos de una varilla ligera de 32 cm de largo, se suspenden pesos de 40 gy 120 g. ¿Dónde necesito sostener la varilla para que esté equilibrada?

Hallazgos clave:

– Mecanismos simples, sirven para transformar la acción mecánica en el cuerpo, permitiéndole cambiar el punto de aplicación de la fuerza, su módulo y dirección.

– Mecanismos simplescomo palanca, bloque, compuerta, cuña, plano inclinado y tornillo son componentes de la construcción de cualquier dispositivo mecánico.

– Palanca   - este es cualquier cuerpo sólido que puede girar en relación con un soporte o eje fijo.

– Apalancamiento   se dividen en dos tipos: palanca el primero   y palanca segundo amable.

- Palanca del primer tipo   llamada palanca, cuyo eje de rotación se encuentra entre los puntos de aplicación de fuerzas, y las fuerzas mismas se dirigen en una dirección.

- Palanca del segundo tipo   llamada palanca, cuyo eje de rotación se encuentra a un lado de los puntos de aplicación de fuerzas, y las fuerzas mismas se dirigen opuestas entre sí.

– Apalancamiento   Es la distancia desde el punto de apoyo a la línea recta a lo largo de la cual actúa la fuerza.

– Condición de balance de apalancamiento: la palanca está en equilibrio, siempre que las fuerzas aplicadas a ella sean inversamente proporcionales a la longitud de sus hombros.

– Palanca da ganancia en fuerza   tantas veces, cuántas veces el hombro de la fuerza aplicada es mayor que el hombro del peso de la carga sostenida.

Los bloques se clasifican como mecanismos simples. En el grupo de estos dispositivos, que sirven para convertir fuerzas, además de bloques incluyen una palanca, un plano inclinado.

Definición

Bloque   - un cuerpo sólido que tiene la capacidad de rotar alrededor de un eje fijo.

Los bloques se hacen en forma de discos (ruedas, cilindros bajos, etc.) que tienen una ranura a través de la cual se pasa una cuerda (torso, cuerda, cadena).

Fijo es un bloque con un eje fijo (Fig. 1). No se mueve al levantar una carga. El bloque fijo se puede considerar como una palanca que tiene los mismos hombros.

La condición para el equilibrio del bloque es la condición para el equilibrio de los momentos de fuerzas aplicadas a él:

El bloque de la Fig. 1 estará en equilibrio si las fuerzas de tensión de los hilos son iguales a:

ya que los hombros de estas fuerzas son iguales (OA \u003d OV). Una unidad fija no proporciona una ganancia de fuerza, pero le permite cambiar la dirección de acción de la fuerza. Tirar de la cuerda que va desde arriba suele ser más conveniente que tirar de la cuerda que va desde abajo.

Si la masa de la carga atada a un extremo de la cuerda lanzada sobre el bloque fijo es m, entonces, para levantarla, se debe aplicar una fuerza F igual al otro extremo de la cuerda:

siempre que no se tenga en cuenta la fuerza de fricción en el bloque. Si es necesario tener en cuenta la fricción en el bloque, se introduce el coeficiente de resistencia (k) y luego:

Un reemplazo de bloque puede servir como un soporte suave e inmóvil. Se arroja una soga (soga) sobre dicho soporte, que se desliza a lo largo del soporte, pero la fuerza de fricción aumenta.

La unidad fija no da una ganancia en el trabajo. Los caminos que pasan los puntos de aplicación de las fuerzas son iguales, iguales a la fuerza, por lo tanto, igual al trabajo.

Para obtener una ganancia en fuerza, usando bloques fijos, se usa una combinación de bloques, por ejemplo, un bloque doble. Cuando los bloques deben tener diferentes diámetros. Están conectados inmóviles entre sí y están montados en un solo eje. Se une una cuerda a cada bloque para que pueda enrollarse dentro o fuera del bloque sin deslizarse. Los hombros de las fuerzas en este caso serán desiguales. El doble bloque actúa como una palanca con hombros de diferentes longitudes. La figura 2 muestra un diagrama de doble bloque.

La condición de equilibrio para la palanca en la Fig. 2 será la fórmula:

La unidad dual puede convertir la energía. Al aplicar menos fuerza a una cuerda enrollada alrededor de un bloque de radio grande, se obtiene una fuerza que actúa en el lado de la cuerda enrollada alrededor de un bloque de radio más pequeño.

Un bloque móvil es un bloque cuyo eje se mueve junto con la carga. En la fig. 2 bloque móvil puede considerarse como una palanca con hombros de diferentes tamaños. En este caso, el punto O es el punto de apoyo de la palanca. OA es el hombro del poder; OB es el hombro del poder. Consideremos la foto. 3. El hombro de la fuerza es dos veces más grande que el hombro de la fuerza, por lo tanto, para el equilibrio es necesario que la magnitud de la fuerza F sea dos veces menor que el módulo de la fuerza P:

Podemos concluir que con la ayuda de un bloque móvil obtenemos una ganancia de fuerza dos veces. La condición de equilibrio del bloque móvil sin tener en cuenta la fuerza de fricción se escribe como:

Si intenta tener en cuenta la fuerza de fricción en el bloque, ingrese el coeficiente de resistencia del bloque (k) y obtenga:

A veces se usa una combinación de un bloque móvil y fijo. En esta combinación, se utiliza una unidad fija por conveniencia. No da una ganancia de fuerza, pero le permite cambiar la dirección de la fuerza. La unidad móvil se usa para cambiar la magnitud de la fuerza aplicada. Si los extremos de la cuerda que cubre el bloque forman los mismos ángulos con el horizonte, entonces la relación de la fuerza que afecta la carga al peso corporal es igual a la relación del radio del bloque a la cuerda del arco que cubre la cuerda. En el caso de paralelismo de las cuerdas, la fuerza requerida para levantar la carga será requerida dos veces menos que el peso de la carga levantada.

La regla de oro de la mecánica

Los mecanismos simples de ganancia en el trabajo no lo hacen. Cuánto ganamos en fuerza, perdemos en la misma cantidad de veces en la distancia. Dado que el trabajo es igual al producto escalar de la fuerza y \u200b\u200bel desplazamiento, por lo tanto, no cambiará al usar bloques móviles (así como inmóviles).

En la forma de la fórmula "regla de oro" se puede escribir de la siguiente manera:

dónde está el camino por el que pasa el punto de aplicación de la fuerza: el camino recorrido por el punto de aplicación de la fuerza.

La regla de oro es la formulación más simple de la ley de conservación de la energía. Esta regla se aplica a los casos de movimiento uniforme o casi uniforme de los mecanismos. Las distancias del movimiento de traslación de los extremos de las cuerdas están asociadas con los radios de los bloques (y) como:

Obtenemos que para cumplir con la "regla de oro" para un doble bloque, es necesario que:

Si las fuerzas están equilibradas, entonces el bloque descansa o se mueve de manera uniforme.

Ejemplos de resolución de problemas.

EJEMPLO 1

Tarea	Usando un sistema de dos bloques móviles y dos fijos, los trabajadores elevan las vigas del edificio, mientras aplican una fuerza igual a 200 N. ¿Cuál es la masa (m) de las vigas? No considere la fricción en los bloques.
Solución	Hagamos un dibujo. El peso de la carga aplicada al sistema de carga será igual a la fuerza de gravedad que se aplica al cuerpo de elevación (viga): Los bloques fijos de ganancia no dan fuerza. Cada unidad móvil otorga una ganancia de fuerza dos veces, por lo tanto, bajo nuestras condiciones, recibiremos una ganancia de fuerza cuatro veces. Esto significa que puedes escribir: Obtenemos que la masa del haz es igual a: Calculamos la masa de la viga, tomamos:
La respuesta	m \u003d 80 kg

EJEMPLO 2

Tarea	Deje que la altura a la que los trabajadores elevan las vigas en el primer ejemplo sea igual a M. ¿Cuál es el trabajo que realizan los trabajadores? ¿Cuál es el trabajo de la carga moviéndose a una altura dada?
Solución	De acuerdo con la "regla de oro" de la mecánica, si nosotros, usando el sistema de bloques existente, obtuvimos una ganancia de fuerza cuatro veces, entonces la pérdida de movimiento también será cuatro. En nuestro ejemplo, esto significa que la longitud de la cuerda (l) que los trabajadores deberían elegir es cuatro veces más larga que la distancia que recorrerá la carga, es decir: