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 diversion.

"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 palancas, 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 una ganancia de 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.

HOME § 72 rep. § 69.71. con 197 en 41 №5

Estas dos lecciones se llevaron a cabo en el libro de texto S.V. Gromova, N.A. Física de la Patria Grado 7. M. Ilustración 2000

La peculiaridad de las lecciones es que utilizan la tecnología de encuesta programada para clases con menos de 15 personas. La tecnología consiste en ofrecer varias respuestas a la pregunta. Gracias a esto, es posible repetir el material anterior al mismo tiempo, resaltar lo principal en el tema cubierto y controlar la asimilación del material por parte de todos los estudiantes en la clase. Como muestra la práctica, la encuesta de toda la clase no toma más de 17 minutos. Para los maestros jóvenes, un momento importante será el rápido desarrollo de habilidades para determinar el nivel de aprendizaje de los estudiantes. El control posterior y el trabajo independiente invariablemente confirman las calificaciones recibidas por los estudiantes durante una encuesta programada.

Toda la encuesta se realiza por vía oral. Los niños muestran las respuestas en tarjetas o en los dedos, lo que requiere que el número de respuestas no exceda de cinco. Los resultados de la encuesta se muestran en la pizarra inmediatamente en forma de más, menos y ceros (existe la posibilidad de rechazar una respuesta). Esta forma de encuesta le permite aliviar la tensión durante la encuesta, realizarla de manera imparcial, pública y al mismo tiempo prepara psicológicamente al estudiante para las pruebas.

Una encuesta programada tiene muchas deficiencias. Para anularlos, es necesario alternarlo inteligentemente con otras formas de control del conocimiento.

Lección número 1. Bloques

El propósito de la lección: enseñar a los niños a encontrar una ganancia de fuerza dada por un sistema de bloques.

Equipo   bloques, hilos, trípodes, dinamómetros.

Progreso de la lección:

1. Momento organizacional

II Nuevo material:

El profesor propone una pregunta problemática:

En el libro de Daniel Defoe, "Robinson Crusoe" cuenta sobre un hombre que llegó a una isla deshabitada y logró sobrevivir en condiciones difíciles. Nos dice que una vez que Robinson Crusoe decidió construir un bote para navegar lejos de la isla. Pero construyó un bote lejos del agua. Y el bote era muy pesado para poder levantarlo. Imaginemos cómo entregaría un bote pesado (digamos 1 t. De peso) al agua (a una distancia de 1 km).

Las decisiones de los estudiantes se escriben brevemente en la pizarra.

Por lo general, sugieren cavar un canal, mover el bote con una palanca. Pero el trabajo en sí dice que Robinson Crusoe comenzó a cavar un canal, pero calculó que necesitaría toda su vida para completarlo. Y la palanca, si calcula, será tan gruesa que no tendrá la fuerza suficiente para sostenerla en sus manos.

Bueno, si alguien se ofrece a hacer un cabrestante, aplique un polipasto de cadena, bloques o puertas. Deje que este estudiante le diga qué tipo de mecanismo es y por qué es necesario.

Después de la historia, comienzan a estudiar nuevo material. Si ninguno de los estudiantes ofrece una solución, se dice el maestro.

Los bloques vienen en dos formas:

ver figura 54 (p. 55)

Ver la figura 55 (p. 55)

El bloque fijo no da ganancia de fuerza. Solo cambia la dirección de la aplicación de la fuerza. Y la unidad móvil da una ganancia de fuerza de 2 veces. Veamos con más detalle:

(Material de lectura §22 derivación de la fórmula F \u003d P / 2;)

Para combinar la acción de varios bloques, se utiliza un dispositivo llamado polipasto de cadena (del griego poly - "mucho" spao - "pull").

Para elevar el bloque inferior, debe tirar de dos cuerdas, es decir, perder en una distancia de 2 veces, por lo tanto, la ganancia en la fuerza de este bloque de cadena es 2.

Para elevar el bloque inferior, debe reducir 6 cuerdas, por lo tanto, la ganancia en la fuerza de este bloque de cadena es 6

III. Fijación de nuevo material.

Encuesta de entrenamiento:

1. ¿Cuántas cuerdas se cortan en la imagen?

1. Uno
2. Cuatro
3. Cinco
4. Seis
5. Otra respuesta

2. El niño puede levantar 20 kg. Y necesitas aumentar 100. ¿Cuántos bloques necesita para hacer un bloque de cadena?

1. Cuatro
2. Cinco
3. Ocho
4. Diez
5. Otra respuesta

3. En su opinión, ¿es posible obtener un número impar de fuerza usando bloques, por ejemplo, 3 o 5 veces?

Respuesta: Sí, para esto es necesario que la cuerda conecte la carga tres veces con el bloque superior. Una solución aproximada en la figura:

III.1. Solución al problema 71.

III.2. La solución al problema de Robinson Crusoe.

Para mover el bote fue suficiente recoger el polipasto o el cabrestante (el mecanismo que estudiaremos en la próxima lección).

Los fanáticos húngaros de Daniel Defoe incluso realizaron tal experimento. Una persona movió una losa de concreto con un bloque de poleas tallado casero de 100 m.

III.3. Trabajo practico:

Para ensamblar a partir de bloques e hilos, primero un bloque fijo, luego un bloque móvil y un simple bloque de poleas. Mida la ganancia de fuerza en los tres casos con un dinamómetro.

IV. La parte final

Resumen de la lección, explicación de tarea

Tarea: §22; tarea 72

Lección número 2. Puerta de enlace. Winch

Objetivos de la lección: considerar los mecanismos simples restantes: un cabrestante, un cabrestante y un plano inclinado; familiarizarse con los métodos para encontrar la ganancia en la fuerza dada por el cabrestante y el plano inclinado.

Equipamiento: modelo de puerta, tornillo grande o tornillo, regla.

Progreso de la lección:

I. Momento organizacional

II Encuesta programada sobre el material anterior:

1. ¿Qué bloque no da ganancia de fuerza?

1. Movible
2. Inmóvil
3. Ninguno.

2. ¿Es posible usar bloques para obtener una ganancia de fuerza 3 veces mayor?

3. ¿Cuántas cuerdas se cortan en la imagen?

1. Uno
2. Cuatro
3. Cinco
4. Seis
5. Otra respuesta

4. El niño puede levantar 25 kg. Y necesitas aumentar 100. ¿Cuántos bloques necesita para hacer un bloque de cadena?

1. Cuatro
2. Cinco
3. Ocho
4. Diez
5. Otra respuesta

5. El carpintero, reparando los marcos, no pudo encontrar una cuerda fuerte. Atrapó un cable que soporta una resistencia a la tracción de 70 kg. El carpintero mismo pesaba 70 kg, y la canasta en la que se levantó pesaba 30 kg. Luego tomó y ensambló el mecanismo que se muestra en la Figura 1. ¿Soportará la cuerda?

6. Después del trabajo, el carpintero se preparó para cenar y ató la soga al marco para liberar sus manos, como se muestra en la Figura 2. ¿Soportará la soga?

III. Nuevo material:

Escribir términos en un cuaderno.

La puerta consta de un cilindro y una manija unida a ella (muestra el modelo de la puerta). Se usa con mayor frecuencia para levantar agua de los pozos (Fig. 60, p. 57).

Winch: una combinación de una puerta con engranajes de diferentes diámetros. Este es un mecanismo más avanzado. Al usarlo, puedes lograr la mayor fuerza.

La palabra del profesor. La leyenda de Arquímedes.

Una vez, Arquímedes llegó a una ciudad donde el tirano local había oído hablar de los milagros realizados por el gran mecánico. Le pidió a Arquímedes que demostrara un milagro. "Bien", dijo Arquímedes, "pero deja que los herreros me ayuden". Hizo un pedido, y dos días después, cuando el auto estaba listo, frente al público asombrado, Arquímedes solo, sentado en la arena y girando perezosamente la manija, sacó del agua un barco que apenas fue arrastrado por 300 personas. Ahora los historiadores piensan que fue entonces cuando se utilizó por primera vez el cabrestante. El hecho es que cuando se usa el polipasto de cadena, las acciones de los bloques individuales se suman, y para lograr un aumento de resistencia de 300 veces, se necesitan 150 bloques. Y cuando se usa un cabrestante, las acciones de los engranajes individuales se multiplican, es decir, cuando se conectan dos engranajes, uno de los cuales proporciona una ganancia de potencia de 5 veces y el otro también 5 veces, obtenemos una ganancia total de 25 veces. Y si aplica el mismo equipo nuevamente, la ganancia total alcanzará 125 veces. (Y no 15, como con una simple suma).

Por lo tanto, para crear este cabrestante fue suficiente hacer un mecanismo similar a un dispositivo (Fig. 61 p. 58). Con los tamaños indicados, la puerta superior da una ganancia de fuerza de 12 veces, el sistema de engranajes en 10 veces y la segunda puerta en 5 veces. Un cabrestante da 60 veces el poder.

El plano inclinado es un mecanismo simple que es familiar para muchos de ustedes. Se utiliza para levantar cuerpos pesados, como barriles en un automóvil. ¿Cuántas veces ganamos en fuerza cuando nos levantamos, cuántas veces perdemos en distancia? Por ejemplo, podemos rodar un barril que pese 50 kg. Y necesita elevar 300 kg a 1 metro de altura. ¿Cuánto tiempo debo tomar el tablero?

Resolvemos el problema:

Como debemos ganar en poder 6 veces, por lo tanto, la pérdida de distancia también debería ser al menos 6 veces. Entonces, el tablero debe tener una longitud de al menos 6 metros.

Los ejemplos de planos inclinados incluyen tuercas y tornillos, cuñas y muchas herramientas de corte y apuñalamiento (aguja, punzón, clavo, cincel, cincel, tijeras, alicates, alicates, cuchillo, maquinilla de afeitar, cortador, hacha, cuchilla, cepilladora, ensambladora, selector , fresas, palas, picadoras, guadañas, hoces, horcas, etc.), cuerpos de máquinas de labranza (arados, rastras, desbrozadoras, cultivadores, excavadoras, etc.)

Considere el urogallo como un ejemplo. Esta es una cuña opaca en un martillo que sujeta el mango. Extendiendo las fibras de madera, esta cuña, como una prensa, empuja el mango en el agujero y lo fija de forma segura.

Pero, ¿y si no necesitamos la uña para separar las fibras? Por ejemplo, debe clavar un clavo en una tabla delgada. Si martilla un clavo normal allí, simplemente se romperá. Para esto, los carpinteros deliberadamente rompen las uñas y martillan las ya romas. Luego, el clavo simplemente aplasta las fibras de madera frente a él, pero no las empuja como una cuña.

En los siglos antiguos, se usaban muchos mecanismos simples para fines militares. Estas son balistas y catapultas (Figura 62, 63). ¿Cómo crees que funcionan?

Las respuestas de los estudiantes son discutidas por toda la clase.

Un número particularmente grande de inventos se hizo famoso Arquímedes. (Si hay tiempo libre, el maestro habla sobre los inventos de Arquímedes).

IV. Pin nuevo material

Trabajo practico:

1) Tome un tornillo o tornillo grande y use una regla milimétrica para medir la circunferencia de su cabeza. Para hacer esto, fije la cabeza del tornillo a las divisiones de la línea milimétrica y gírela a lo largo de las divisiones.

Circunferencia de la cabeza del tornillo l   \u003d 2R \u003d ... .mm

2) Ahora tome una brújula de medición y una regla milimétrica y mida con su ayuda la distancia entre dos protuberancias adyacentes de la rosca del tornillo. Esta distancia se llama paso o carrera del tornillo.

Paso de tornillo h \u003d ... mm

3) Ahora divida la circunferencia de la cabeza por el paso del tornillo, y descubrirá cuántas veces ganamos fuerza usando este tornillo.

V. Tarea adicional: polipastos "Wacky".

Intenta adivinar cuántas veces ganamos en fuerza usando los siguientes sistemas de bloques.

Para resolver el segundo y el tercer problema, no es suficiente responder a la pregunta "¿Cuántos segmentos de la cuerda se reducirán si tira de ella por completo?" Las tareas requieren un enfoque no estándar. Por ejemplo, resolveremos el segundo problema. Deje que una persona tire con una fuerza de 10 N. Esta fuerza se equilibra tensando la cuerda 2. Significa que la fuerza de tracción en la segunda cuerda es 20 N. Pero está equilibrada por la tensión de la cuerda 3. Por lo tanto, la fuerza de tracción en la tercera cuerda es 40 N. Y en la cuarta cuerda es 80 N. Por lo tanto, la ganancia de fuerza es 8 veces.

Muy a menudo, se utilizan mecanismos simples para ganar fuerza. Es decir, con menos fuerza mover más peso en comparación con él. Además, la ganancia en fuerza no se logra "gratis". La recuperación de la inversión es la pérdida de distancia, es decir, necesita hacer más movimiento que sin usar un mecanismo simple. Sin embargo, cuando las fuerzas son limitadas, el "intercambio" de distancia por fuerza es beneficioso.

Los bloques móviles y fijos son algunos de los tipos de mecanismos simples. Además, son una palanca modificada, que también es un mecanismo simple.

Bloque fijo   no da una ganancia de fuerza, solo cambia la dirección de su aplicación. Imagine que necesita levantar una carga pesada por la cuerda. Tendrás que levantarlo. Pero si usa un bloque fijo, necesitará tirar hacia abajo, mientras que la carga se elevará. En este caso, será más fácil para usted, ya que la fuerza necesaria consistirá en la fuerza muscular y su peso. Sin el uso de un bloque fijo, sería necesario aplicar la misma fuerza, pero se lograría únicamente debido a la fuerza muscular.

El bloque fijo es una rueda con una ranura para la cuerda. La rueda está fija, puede girar alrededor de su eje, pero no puede moverse. Los extremos de la cuerda (cable) cuelgan hacia abajo, se sujeta una carga a uno y se aplica fuerza al otro. Si tira del cable hacia abajo, la carga aumenta.

Como no hay ganancia en fuerza, no hay pérdida en la distancia. A medida que aumenta la carga, la cuerda debe bajarse la misma distancia.

Uso bloque rodante   da una ganancia en fuerza dos veces (idealmente). Esto significa que si el peso de la carga es F, entonces para levantarla, debe aplicar la fuerza F / 2. La unidad móvil consta de la misma rueda con una ranura para cable. Sin embargo, un extremo del cable está fijo aquí, y la rueda es móvil. La rueda se mueve con la carga.

El peso de la carga es la fuerza hacia abajo. Está equilibrado por dos fuerzas dirigidas hacia arriba. Uno es creado por el soporte al que está conectado el cable, y el otro tirando del cable. La fuerza de tensión del cable es la misma en ambos lados, lo que significa que el peso de la carga se distribuye equitativamente entre ellos. Por lo tanto, cada una de las fuerzas es 2 veces menor que el peso de la carga.

En situaciones reales, la ganancia de fuerza es inferior a 2 veces, ya que la fuerza de elevación se "gasta" parcialmente en el peso de la cuerda y el bloque, así como en la fricción.

La unidad móvil, que da casi el doble de ganancia de fuerza, da una doble pérdida de distancia. Para elevar la carga a una cierta altura h, es necesario que las cuerdas a cada lado del bloque disminuyan en esta altura, es decir, en total se obtienen 2h.

Por lo general, use combinaciones de bloques fijos y móviles: aparejos. Te permiten ganar fuerza y \u200b\u200bdirección. Cuantos más bloques móviles hay en el polipasto de cadena, mayor es la ganancia de fuerza.

En la tecnología moderna, los mecanismos de elevación de carga se utilizan ampliamente para la transferencia de mercancías en sitios de construcción y empresas, cuyos componentes indispensables son mecanismos simples. Entre ellos se encuentran los inventos más antiguos de la humanidad: bloque y palanca. El antiguo científico griego Arquímedes facilitó el trabajo del hombre, dándole una ganancia de fuerza al usar su invento, y le enseñó a cambiar la dirección de la fuerza.

Un bloque es una rueda con una ranura alrededor de un círculo para una cuerda o cadena cuyo eje está rígidamente unido a una viga de pared o techo.

Los dispositivos de elevación generalmente usan no uno, sino varios bloques. El sistema de bloques y cables diseñado para aumentar la capacidad de carga se llama polipasto de cadena.

El bloque móvil y fijo son los mismos mecanismos simples antiguos que la palanca. Ya en 212 a. C., con la ayuda de ganchos y agarres conectados a los bloques, los siracusanos tomaron armas de asedio de los romanos. Arquímedes dirigió la construcción de vehículos militares y la defensa de la ciudad.

Bloque fijo Arquímedes considerado como un brazo igual.

El momento de fuerza que actúa en un lado del bloque es igual al momento de fuerza aplicado en el otro lado del bloque. Las fuerzas que crean estos momentos son las mismas.

No hay ganancia de fuerza, pero ese bloqueo le permite cambiar la dirección de la fuerza, lo que a veces es necesario.

Arquímedes tomó el bloque móvil como una palanca desigual, dando una ganancia de fuerza de 2 veces. En relación con el centro de rotación, hay momentos de fuerzas que deben ser iguales en el equilibrio.

Arquímedes estudió las propiedades mecánicas del bloque móvil y lo puso en práctica. Según Athenaeus, "se idearon muchos métodos para lanzar una nave gigantesca construida por el tirano Siracusa Hieron, pero el mecánico Arquímedes, utilizando mecanismos simples, logró mover la nave con la ayuda de unas pocas personas. Arquímedes inventó un bloque y lanzó una enorme nave en él". .

El bloque no da una ganancia en el trabajo, lo que confirma la regla de oro de la mecánica. Esto se puede verificar fácilmente prestando atención a las distancias recorridas por la mano y el peso.

Los veleros deportivos, como los veleros del pasado, no pueden prescindir de los bloqueos al establecer y gestionar las velas. Los barcos modernos necesitan bloques para elevar señales, botes.

Esta combinación de bloques móviles y fijos en una línea de ferrocarril electrificada para ajustar la tensión de los cables.

Los planeadores pueden utilizar dicho sistema de bloques para elevar sus vehículos en el aire.

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 de fuerza o de 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 figura 3: el vector es dos veces más corto que el vector).

En consecuencia, la unidad móvil proporciona una ganancia de fuerza dos veces. Al mismo tiempo, sin embargo, perdemos las mismas 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 hacer un trabajo 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.