Descripción bibliográfica:   Shumeiko A.V., Vetashenko O.G. Una visión moderna del mecanismo simple de "bloque" estudiado en los libros de texto de física para el grado 7 // Young Scientist. - 2016. - No. 2. - S. 106-113. 07.07.2019).

  Los libros de texto de física para el grado 7 al estudiar un mecanismo de bloque simple interpretan de manera diferente la ganancia en fuerza al levantar carga con utilizando este mecanismo, por ejemplo: en libro de texto Pyoryshkina A. B. ganancias en la fuerza se logra con usando la rueda del bloque, sobre la cual actúan las fuerzas de palanca, y en el libro de texto de Gendenstein L. E. La misma ganancia se obtiene con usando un cable, sobre el cual actúa la fuerza de tensión del cable. Diferentes libros de texto, diferentes materias y diferentes fuerzas - para recibir una victoria en fuerza al levantar una carga. Por lo tanto, el propósito de este artículo es buscar objetos y fuerzas con por el cual la ganancia en fuerza al levantar la carga con un simple mecanismo de bloqueo.

Palabras clave:

Primero, nos familiarizaremos y compararemos cómo se obtiene ganancia de fuerza al levantar una carga con un mecanismo de bloque simple en los libros de texto de física para el grado 7, para esto colocaremos extractos de libros de texto con los mismos conceptos para mayor claridad en la tabla.

Pyoryshkin A.V.Física. 7mo grado. § 61. Aplicación de la regla de equilibrio de palanca a un bloque, págs. 180-183	Gendenstein L.E. Física. 7mo grado. § 24. Mecanismos simples, págs. 188–196.
"Bloque   Es una rueda con una ranura, fortificada en una jaula. Se pasa una cuerda, cable o cadena a través de la zanja de un bloque. "Bloque fijollaman a dicho bloque cuyo eje es fijo y no sube ni baja al levantar mercancías (Fig. 177). El bloque fijo puede considerarse como una palanca de brazo igual, en la cual los hombros de las fuerzas son iguales al radio de la rueda (Fig. 178): ОА \u003d ОВ \u003d r. Tal bloqueo no da una ganancia de fuerza. (F1 \u003d F2), pero le permite cambiar la dirección de la fuerza ".	“¿Un bloqueo fijo da una ganancia de fuerza? ... en la figura 24.1a, el cable es arrastrado por la fuerza ejercida por el pescador hasta el extremo libre del cable. La fuerza de tensión del cable permanece constante a lo largo del cable, por lo que desde el lado del cable hasta la carga (pez ) actúa el mismo módulo de fuerza. En consecuencia, un bloque fijo no da una ganancia de fuerza. 6. ¿Cómo usar un bloque fijo para ganar fuerza? Si una persona sube el mismocomo se muestra en la figura 24.6, el peso de la persona se distribuye equitativamente en dos partes del cable (en lados opuestos del bloque). Por lo tanto, una persona se eleva aplicando una fuerza que es la mitad de su peso ".
“Un bloque móvil es un bloque cuyo eje sube y baja con la carga (Fig. 179). La Figura 180 muestra la palanca correspondiente: O es el punto de apoyo de la palanca, AO es el hombro de la fuerza P y OB es el hombro de la fuerza F. Como el hombro OV es 2 veces más grande que el hombro OA, entonces la fuerza F es 2 veces menor que la fuerza P: F \u003d P / 2. De esta manera la unidad móvil da una ganancia enfuerza 2 veces ".	"5. ¿Por qué la unidad móvil da una ganancia enforzardos veces Con una elevación uniforme de la carga, la unidad móvil también se mueve de manera uniforme. Entonces la resultante de todas las fuerzas aplicadas es cero. Si la masa del bloque y la fricción en él pueden descuidarse, entonces podemos suponer que se aplican tres fuerzas al bloque: el peso de la carga P dirigida hacia abajo y dos fuerzas de tensión de cable idénticas F dirigidas hacia arriba. Como la resultante de estas fuerzas es cero, entonces P \u003d 2F, es decir el peso de la carga es 2 veces mayor que la fuerza de tensión del cable.   Pero la fuerza de tensión del cable es precisamente la fuerza que se aplica al levantar una carga con la ayuda de un bloque móvil. Entonces probamos que la unidad móvil da una ganancia en fuerza 2 veces ".
“Por lo general, en la práctica, se usa una combinación de un bloque fijo con un bloque móvil (Fig. 181). La unidad fija es solo por conveniencia. No proporciona una ganancia de fuerza, pero cambia la dirección de la fuerza, por ejemplo, le permite levantar la carga, de pie en el suelo. Figura 181. La combinación de bloques móviles y fijos - polispast ".	"12. La figura 24.7 muestra el sistema bloques ¿Cuántos bloques móviles hay y cuántos son estacionarios? ¿Cuál es la ganancia de potencia dada por dicho sistema de bloques, si por fricción y ¿se puede descuidar la masa de bloques? Figura 24.7. Respuesta en la página 240: "12. Tres unidades móviles y una inmóvil 8 veces ".

Para resumir la familiarización y comparación de textos y figuras en libros de texto:

Evidencia de ganar fuerza en el libro de texto A. Poryshkina se lleva a cabo en la rueda de bloqueo y la fuerza de actuación es la fuerza de la palanca; Al levantar una carga, el bloque fijo no da una ganancia de fuerza, y el bloque móvil da una ganancia de fuerza de 2 veces. No se menciona el cable en el que la carga cuelga de la unidad fija y la unidad móvil con la carga.

Por otro lado, en el libro de texto de L.E. Gendenshtein, la evidencia de ganancia de fuerza se lleva a cabo en un cable, en el que cuelga una carga o una unidad móvil con una carga y la fuerza de actuación es la fuerza de tensión del cable; Al levantar una carga, un bloque fijo puede dar una ganancia de fuerza de 2 veces, pero no se menciona una palanca en la rueda del bloque.

La búsqueda de literatura con una descripción de ganar poder en bloques y cables condujo al "Libro de texto elemental de física" editado por el académico G. S. Landsberg, en §84. Las máquinas simples en las páginas 168-175 reciben descripciones: "un bloque simple, bloque doble, compuerta, bloque de poleas y bloque diferencial". De hecho, en su diseño, "el bloque doble proporciona una ganancia de resistencia al levantar la carga, debido a la diferencia en la longitud de los radios de los bloques", con los que se levanta la carga, y "el polipasto de cadena proporciona una ganancia de fuerza al levantar la carga, debido a la cuerda , en varias partes de las cuales cuelga una carga ". Por lo tanto, fue posible averiguar por qué se da la ganancia de fuerza, al levantar la carga, por separado el bloque y el cable (cuerda), pero no fue posible descubrir cómo interactúan el bloque y el cable entre sí y transferir el peso de la carga entre sí, ya que la carga puede suspenderse en un cable , y el cable se arroja sobre el bloque o la carga puede colgarse del bloque y el bloque se cuelga del cable. Resultó que la fuerza de tensión del cable es constante y actúa a lo largo de todo el cable, por lo que la transferencia del peso de la carga por el cable al bloque será en cada punto de contacto entre el cable y el bloque, así como la transferencia del peso de la carga suspendida en el bloque al cable. Para aclarar la interacción de la unidad con el cable, realizaremos experimentos para ganar energía en la unidad móvil, al levantar la carga, utilizando el equipo del gabinete de física de la escuela: dinamómetros, bloques de laboratorio y un conjunto de cargas en 1N (102 g). Comenzamos los experimentos con la unidad móvil, porque tenemos tres versiones diferentes de ganar poder en el poder de esta unidad. La primera versión es "Fig. 180. Una unidad móvil como palanca con hombros desiguales "- A. Libro de texto de Poryshkina, segunda" Fig. 24.5 ... dos fuerzas de tensión de cable idénticas F "- según el libro de texto de L. Hendenstein y finalmente la tercera" Fig. 145. Polyspast " . Levantar una carga con una jaula móvil de un polipasto de cadena en varias partes de una cuerda, según el libro de texto de G. Landsberg G.

Experiencia No. 1. "Fig. 183"

Para llevar a cabo el experimento No. 1, ganando fuerza en el bloque móvil con una "palanca con brazos desiguales del OAB fig. 180" según el libro de texto A. Poryshkina, en el bloque móvil "Fig. 183" posición 1, dibuje una palanca con hombros desiguales del OAV, como en la "Fig. 180", y comience a levantar la carga de la posición 1 a la posición 2. En ese instante, la unidad comienza a girar, en sentido antihorario, alrededor de su eje en el punto A y en el punto B, el extremo de la palanca más allá de la cual va el elevador más allá del semicírculo, a lo largo del cual el cable desde abajo se dobla alrededor del bloque móvil. Punto O: el punto de apoyo de la palanca, que debe fijarse, baja, ver "Fig. 183" - posición 2, es decir, la palanca con hombros desiguales OAB cambia como una palanca con hombros iguales (los mismos caminos pasan los puntos O y B).

Con base en los datos obtenidos en el experimento No. 1 sobre los cambios en la posición de la palanca OAB en el bloque móvil al levantar mercancías de la posición 1 a la posición 2, podemos concluir que la representación del bloque móvil como una palanca con hombros desiguales en la "Fig. 180", al levantar La carga, con la rotación del bloque alrededor de su eje, corresponde a una palanca con hombros iguales, que no proporciona una ganancia de fuerza al levantar la carga.

Comenzamos el experimento No. 2 sujetando los dinamómetros a los extremos del cable, en los que colgaremos una unidad móvil con un peso de 102 g, que corresponde a una gravedad de 1 N. Uno de los extremos del cable se fijará a la suspensión, y levantaremos la carga en la unidad móvil en el otro extremo del cable. Antes del levantamiento, las lecturas de ambos dinamómetros a 0.5 N, al comienzo del levantamiento de las lecturas del dinamómetro, para las cuales se realiza el levantamiento, cambiaron a 0.6 N, y permanecieron así durante el levantamiento, al final del levantamiento las lecturas regresaron a 0.5 N. Las lecturas del dinamómetro se fijaron para una suspensión fija no cambió durante el ascenso y permaneció igual a 0,5 N. Analicemos los resultados del experimento:

1. Antes de levantar, cuando una carga de 1 N (102 g) cuelga de un bloque móvil, el peso de la carga se distribuye a toda la rueda y se transfiere al cable, que rodea el bloque desde abajo, con todo el semicírculo de la rueda.
2. Antes de levantar las lecturas de ambos dinamómetros a 0.5 N, lo que indica la distribución del peso de la carga de 1 N (102 g) en dos partes del cable (antes y después del bloque) o que la fuerza de tensión del cable es 0.5 N, y lo mismo a lo largo de toda la longitud del cable (que al principio, lo mismo al final del cable), ambas afirmaciones son ciertas.

Comparemos el análisis de la experiencia No. 2 con las versiones de los libros de texto sobre ganar fuerza en 2 veces con un bloque en movimiento. Comencemos con la declaración en el libro de texto de Gendenstein L.E. "... que se aplican tres fuerzas al bloque: el peso de la carga P dirigida hacia abajo y dos fuerzas de tensión de cable idénticas dirigidas hacia arriba (Fig. 24.5)". La declaración de que el peso de la carga en "Fig. Se distribuyeron 14.5 ”en dos partes del cable, antes y después del bloque, ya que la fuerza de tensión del cable es una. Queda por analizar la firma de "Fig. 181" del libro de texto de A. V. Poryshkin "Combinación de bloques móviles y fijos - bloque de poleas". Una descripción del dispositivo y la ganancia de potencia, cuando se levanta la carga, con un polipasto de cadena se proporciona en el Libro de texto de física elemental, ed. G. Lansberg, donde se dice: "Cada trozo de cuerda entre los bloques actuará sobre una carga en movimiento con una fuerza T, y todos los trozos de la cuerda actuarán con una fuerza nT, donde n es el número de secciones separadas de la cuerda que conectan ambas partes del bloque". Resulta que si aplicamos la ganancia de fuerza a la "Fig. 181" por la "cuerda que conecta ambas partes" del bloque de cadena del Libro de texto de física elemental de G.S. Landsberg, entonces la descripción de la ganancia de fuerza por el bloque móvil en la "Fig. 179 y, respectivamente, la Fig. 180 ”es un error.

Después de analizar cuatro libros de texto de física, podemos concluir que la descripción existente de ganar poder mediante un mecanismo de bloque simple no corresponde a la situación real y, por lo tanto, requiere una nueva descripción del funcionamiento de un mecanismo de bloque simple.

Equipo de elevación simple   consiste en un bloque y una soga (soga o cadena).

Los bloques de este mecanismo de elevación se dividen en:

por diseño simple y complejo;

por el método de levantar la carga en movimiento y estacionaria.

La familiaridad con el diseño de los bloques comenzará con bloque simple, que es una rueda que gira alrededor de su eje, con una ranura alrededor de la circunferencia del cable (cuerda, cadena) Fig. 1 y puede considerarse como un brazo igual, en el que los hombros de las fuerzas son iguales al radio de la rueda: ОА \u003d ОВ \u003d r. Tal unidad no proporciona una ganancia de fuerza, pero le permite cambiar la dirección de movimiento del cable (cuerda, cadena).

Doble bloque   consiste en dos bloques de radios diferentes, unidos rígidamente y montados en el eje común de la figura 2. Los radios de los bloques r1 y r2 son diferentes y, al levantar la carga, actúan como una palanca con hombros desiguales, y la ganancia de fuerza será igual a la relación de las longitudes de los radios del bloque de mayor diámetro al bloque de menor diámetro F \u003d P · r1 / r2.

Puerta de enlace consiste en un cilindro (tambor) y un mango unido a él, que actúa como un bloque de gran diámetro. La ganancia de fuerza dada por el collar está determinada por la relación del radio del círculo R descrito por el mango al radio del cilindro r en el que se enrolla la cuerda F \u003d P · r / R.

Pasemos al método de levantar cargas en bloques. A partir de la descripción del diseño, todos los bloques tienen un eje alrededor del cual giran. Si el eje del bloque es fijo y al levantar mercancías no sube ni baja, entonces dicho bloque se llama bloque fijobloque simple, doble bloque, portón.

En bloque rodanteel eje sube y baja con la carga de la Fig. 10 y está destinado principalmente a eliminar la deformación del cable en el lugar de suspensión de la carga.

Conozcamos el dispositivo y el método para levantar la segunda parte de un mecanismo de elevación simple: un cable, una cuerda o una cadena. El cable está retorcido de alambres de acero, la cuerda está retorcida de hilos o hebras, y la cadena consta de eslabones interconectados.

Formas de suspensión de carga y ganancia de potencia, al levantar carga, con un cable:

En la fig. 4, la carga se fija en un extremo del cable y si levanta la carga en el otro extremo del cable, levantar esta carga requerirá una fuerza ligeramente mayor que el peso de la carga, ya que una unidad de ganancia simple en vigor no da F \u003d P.

En la Fig. 5, el trabajador se levanta por el cable, que se dobla alrededor de un bloque simple, el asiento en el que se sienta el trabajador se fija en un extremo de la primera parte del cable, y el trabajador se levanta por la segunda parte del cable con una fuerza 2 veces menor porque el peso del trabajador se distribuyó en dos partes del cable, el primero desde el asiento hasta el bloque, y el segundo desde el bloque hasta las manos del trabajador F \u003d P / 2.

En la Fig. 6, dos trabajadores levantan la carga por dos cables y el peso de la carga se distribuye uniformemente entre los cables y, por lo tanto, cada trabajador levantará la carga con la mitad del peso de la carga F \u003d P / 2.

En la Fig.7, los trabajadores levantan una carga que cuelga de dos partes de un cable y el peso de la carga se distribuye uniformemente entre las partes de este cable (como entre dos cables) y cada trabajador levantará la carga con una fuerza igual a la mitad del peso de la carga F \u003d P / 2.

En la figura 8, el extremo del cable, para el cual uno de los trabajadores levantó la carga, se fijó en una suspensión fija, y el peso de la carga se distribuyó en dos partes del cable y cuando el trabajador levantó la carga, el segundo extremo del cable se duplicó, la fuerza con la que el trabajador levantaría la carga menos peso F \u003d P / 2 y la carga será 2 veces más lenta.

En la figura 9, la carga cuelga de 3 partes de un cable, un extremo del cual está fijo y la ganancia en fuerza, al levantar la carga, será de 3, ya que el peso de la carga se distribuirá en tres partes del cable F \u003d Р / 3.

Para eliminar la deformación y reducir la fuerza de fricción, se instala un bloque simple en el lugar de suspensión de la carga y la fuerza requerida para levantar la carga no ha cambiado, ya que un bloque simple no proporciona una ganancia en la resistencia de la Fig. 10 y la Fig. 11, y el bloque en sí se llamará bloque móvil, ya que el eje de este bloque sube y baja con la carga.

Teóricamente, la carga se puede suspender en un número ilimitado de partes de un cable, pero están prácticamente limitadas a seis partes, y ese mecanismo de elevación se llama polea, que consiste en un soporte fijo y móvil con bloques simples, que se doblan alternativamente por un cable, fijado en un extremo a un soporte fijo, y la carga se levanta en el segundo extremo del cable. La ganancia de fuerza depende del número de partes del cable entre los clips fijos y móviles, como regla, son 6 partes del cable y la ganancia de potencia es 6 veces.

El artículo analiza las interacciones de la vida real entre los bloques y el cable al levantar la carga. La práctica existente para determinar que "un bloque fijo no proporciona una ganancia de resistencia, y un bloque móvil proporciona una ganancia de resistencia de 2 veces" interpretó erróneamente la interacción del cable y el bloque en el mecanismo de elevación y no reflejó la diversidad completa de la construcción de bloques, lo que condujo al desarrollo de ideas erróneas unilaterales sobre bloque En comparación con los volúmenes de material existentes para estudiar el mecanismo simple del bloque, el volumen del artículo aumentó 2 veces, pero esto permitió explicar de manera clara e inteligible los procesos que tienen lugar en el mecanismo simple de elevación de carga no solo para los estudiantes, sino también para los maestros.

Referencias

1. Poryshkin, A.V.Física, 7ma clase.: Libro de texto / A.V. Poryshkin.- 3ra ed., Adicional.- M.: Drofa, 2014, - 224 s., Ill. ISBN 978-55358-14436-1. § 61. Aplicación de la regla del equilibrio de apalancamiento a un bloque, págs. 181–183
2. Gendenstein, L.E.Física. 7mo grado. A las 2 horas, Parte 1. Libro de texto para instituciones educativas / L. E. Gendenshten, A. B. Kaydalov, V. B. Kozhevnikov; bajo la dirección de V.A. Orlova, I. I. Roisen, 2ª ed., Rev. - M .: Mnemosyne, 2010.-254 p .: Ill. ISBN 978-55346-01453-9. § 24. Mecanismos simples, págs. 188–196.
3. Libro de texto elemental de física, editado por el académico G. S. Landsberg Volumen 1. Mecánica. Calidez Molecular Physics, 10ª ed., Moscú: Nauka, 1985. § 84. Máquinas simples, págs. 168-175.
4. Gromov, S.V.Física: Libro de texto. por 7 cl. educación general instituciones / S.V. Gromov, N.A. Rodina.- 3ra ed. - M .: Educación, 2001.-158 s,: enfermo. ISBN-5–09–010349–6. § 22. Bloque, p. 55-57.

Palabras clave: bloque, bloque doble, bloque fijo, bloque móvil, bloque de poleas..

Anotación:   Los libros de texto de física para el grado 7, cuando estudian un mecanismo de bloqueo simple, interpretan la ganancia de fuerza de manera diferente al levantar una carga usando este mecanismo, por ejemplo: en el libro de texto A.V. Peryshkina, la ganancia de fuerza se logra con la ayuda de una rueda de bloque, sobre la cual actúan las fuerzas de palanca, y en el libro de texto de Gendenshtein L. E. se obtiene la misma ganancia con la ayuda de un cable, sobre el cual actúa la fuerza de tensión del cable. Diferentes libros de texto, diferentes asignaturas y diferentes fuerzas: para obtener una ganancia de fuerza al levantar una carga. Por lo tanto, el propósito de este artículo es buscar objetos y fuerzas, con la ayuda de los cuales se obtiene ganancia de fuerza al levantar una carga con un mecanismo de bloqueo simple.

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 de cadena 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 , fresa, pala, picadora, guadaña, hoz, horca, 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 se encuentren en el polipasto de cadena, mayor será la ganancia de fuerza.

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 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 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 tipo de trabajo realiza 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

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 viene 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, mover el punto es igual a mover 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. 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.

Por lo tanto, cuando se levanta una carga con una palanca, también hay 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.