Da li je moguće uspostaviti pravilo za ravnotežu poluge. Ruka poluge. Odnos sila na poluzi. Komponente poluge

§ 03. Pravilo ravnoteže poluge

Čak i prije naše ere, ljudi su počeli koristiti poluge u građevinskom poslu. Na primjer, na slici možete vidjeti upotrebu poluge za podizanje utega prilikom izgradnje piramida u Egiptu.

Poluga naziva se kruto tijelo koje se može rotirati oko određene ose. Poluga nije nužno dugačak i tanak predmet. Na primjer, bilo koji kotač je poluga, jer se može rotirati oko ose.

Hajde da uvedemo dvije definicije. Linija djelovanja sile nazovimo pravu koja prolazi kroz vektor sile. Rame snage nazovimo najkraću udaljenost od ose poluge do linije dejstva sile... Iz geometrije znate da je najkraća udaljenost od tačke do prave okomita udaljenost na pravu.

Hajde da ilustrujemo ove definicije. Na slici lijevo poluga je pedala... Osa njegove rotacije prolazi kroz tačku O... Na pedalu se primjenjuju dvije sile: F 1 je sila kojom stopalo pritiska pedalu, i F 2 - elastična sila istegnutog sajla pričvršćenog za pedalu. Crtanje kroz vektor F 1 linija djelovanja sile (prikazana isprekidanom linijom), a izgradnjom okomice na nju od tzv. O, dobićemo segment OA - krak sile F 1

Sa silom F 2, situacija je jednostavnija: linija njegovog djelovanja može se izostaviti, jer je njegov vektor uspješnije lociran. Izgradnja od so. O okomito na liniju djelovanja sile F 2, dobijamo segment OB - rame sile F 2 .

Uz pomoć poluge, mala sila se može uravnotežiti sa velikom silom.... Razmislite, na primjer, o podizanju kante iz bunara (pogledajte sliku u § 5-b). Poluga je dobro kapija- balvan sa zakrivljenom ručkom pričvršćenom za njega... Osa rotacije kapije prolazi kroz trupac. Što je manja snaga je snaga ljudske ruke, a veća snaga je snaga kojom se lanac vuče prema dolje.

Dijagram kapije je prikazan na desnoj strani. Vidite da je rame veće snage segment OB, a sa ramenom manje snage - segment OA... To je jasno OA> OB... Drugim riječima, rame manje snage je veće od ramena veće snage... Ovaj obrazac vrijedi ne samo za kapiju, već i za bilo koju drugu polugu.

Eksperimenti to pokazuju kada je poluga u ravnoteži rame manje sile je toliko puta veće od ramena veće, koliko puta je veća sila veća od manje:

Razmotrite sada drugu vrstu poluge - blokova... Pokretni su i nepomični (vidi sl.).

Danas ćemo u lekciji zaviriti u svijet mehanike, naučiti ćemo upoređivati, analizirati. Ali prvo, hajde da dovršimo niz zadataka koji će pomoći da se tajanstvena vrata šire šire i pokažemo svu ljepotu takve nauke kao što je mehanika.

Skinuti:

Pregled:

Opštinska budžetska obrazovna ustanova

Srednja škola Mikheikovskaya

Yartsevsky okrug u Smolenskoj oblasti

Lekcija po temi

« Jednostavni mehanizmi.

Primjena zakona ravnoteže

poluga do bloka"

7. razred

Sastavljen i vođen

nastavnik fizike najviše kategorije

Lavnjuženkov Sergej Pavlovič

2017

Ciljevi lekcije (planirani ishodi učenja):

Lični:

- formiranje vještina upravljanja svojim obrazovnim aktivnostima;

Formiranje interesovanja za fiziku u analizi fizičkih pojava;

Formiranje motivacije postavljanjem kognitivnih zadataka;

Formiranje sposobnosti vođenja dijaloga na bazi ravnopravnih odnosa i međusobnog uvažavanja;

Razvijanje samostalnosti u sticanju novih znanja i praktičnih vještina;

Razvoj pažnje, pamćenja, logičkog i kreativnog mišljenja;

svijest učenika o svom znanju;

metasubjekt:

Razvoj sposobnosti generisanja ideja;

Razvijati sposobnost utvrđivanja ciljeva i zadataka aktivnosti;

Provesti eksperimentalno istraživanje prema predloženom planu;

Formulirajte zaključak na osnovu rezultata eksperimenta;

Razvijati komunikacijske vještine prilikom organizacije posla;

Samostalno evaluiraju i analiziraju vlastite aktivnosti sa stanovišta dobijenih rezultata;

Koristite različite izvore za dobijanje informacija.

Predmet:

Formiranje ideje o jednostavnim mehanizmima;

Formiranje sposobnosti prepoznavanja poluga, blokova, kosih ravni, kapija, klinova;

Da li jednostavni mehanizmi daju prednost u snazi;

Formiranje sposobnosti planiranja i izvođenja eksperimenta, na osnovu rezultata eksperimenta, formulirati zaključak.

Tokom nastave

Artikl br.

Aktivnost nastavnika

Aktivnost učenika

Bilješke (uredi)

Organizaciona faza

Priprema lekcije

Faza ponavljanja i provjere asimilacije položenog gradiva

Rad sa slikama, rad u parovima - usmena priča

Po planu, međusobno ispitivanje znanja

Faza aktualizacije znanja, postavljanje ciljeva

Uvođenje koncepta "jednostavnih mehanizama", prema

Organizaciono-aktivna faza: pomoć i kontrola rada učenika

Rad sa udžbenikom, izrada dijagrama

Samopoštovanje

Fizminutka

Fizičke vježbe

Organizaciona i radna faza: praktični rad, aktualizacija i postavljanje ciljeva

Sakupljanje instalacije

Uvođenje koncepta "poluge", postavljanje ciljeva

Uvođenje koncepta "rame sile"

Eksperimentalna potvrda pravila ravnoteže poluge

Samopoštovanje

Faza praktične konsolidacije stečenog znanja: rješavanje problema

Riješite zadatke

Međusobna verifikacija

Faza konsolidacije položenog materijala

Odgovorite na pitanja

Učitelj:

Na ekranu je nekoliko slika:

Egipćani grade piramidu (polugu);

Čovjek diže (uz pomoć kapije) vodu iz bunara;

Ljudi kotrljaju bure na brod (kosa ravan);

Osoba podiže teret (blok).

Učitelj: Šta ovi ljudi rade? (mašinski rad)

Planirajte svoju priču:

1. Koji su uslovi potrebni za obavljanje mašinskih radova?

2. Mašinski rad je …………….

3. Simbol za mehanički rad

4. Formula rada ...

5. Šta se uzima kao jedinica mjerenja rada?

6. Kako i po kom naučniku nosi ime?

7. Kada je rad pozitivan, negativan ili nula?

Učitelj:

Pogledajmo sada ponovo ove slike i obratimo pažnju na to kako ovi ljudi rade posao?

(ljudi koriste dugi štap, kapiju, uređaj za rampu, blok)

Učitelj: Kako možete nazvati ove uređaje jednom riječju?

Studenti: Jednostavni mehanizmi

Učitelj: Tačno! Jednostavni mehanizmi. Šta mislite o kojoj temi u lekciji ćemo danas s vama razgovarati?

Studenti: O jednostavnim mehanizmima.

Učitelj: U redu. Tema naše lekcije bit će jednostavni mehanizmi (zapisivanje teme lekcije u bilježnicu, slajd s temom lekcije)

Postavimo sebi ciljeve lekcije:

Zajedno sa djecom:

Naučite šta su jednostavni mehanizmi;

Razmotrite vrste jednostavnih mehanizama;

Stanje ravnoteže poluge.

Učitelj: Ljudi, šta mislite za šta se koriste jednostavni mehanizmi?

Studenti: Koriste se za smanjenje sile koju primjenjujemo, tj. da ga transformiše.

Učitelj: Postoje jednostavni mehanizmi u svakodnevnom životu, iu svim složenim fabričkim mašinama itd. Ljudi, koji kućanski aparati i uređaji imaju jednostavne mehanizme.

Učenici: B polužne vage, makaze, mlin za meso, nož, sjekira, pila itd.

Učitelj: Kako jednostavan mehanizam ima dizalica.

Studenti: Poluga (strelica), blokovi.

Učitelj: Danas ćemo se detaljnije zadržati na jednoj od vrsta jednostavnih mehanizama. Na stolu je. Šta je ovaj mehanizam?

Učenici: Ovo je poluga.

Objesite utege na jedan krak poluge i, koristeći druge utege, izbalansirajte polugu.

Da vidimo šta se desilo. Vidimo da se ramena tegova razlikuju jedna od druge. Zamahnimo jednom od poluga. šta vidimo?

Studenti: Zamahujući, poluga se vraća u ravnotežni položaj.

Učitelj: Šta se zove poluga?

Studenti: Poluga je kruto tijelo koje se može okretati oko fiksne ose.

Učitelj: Kada je poluga u ravnoteži?

Studenti:

Opcija 1: isti broj utega na istoj udaljenosti od ose rotacije;

Opcija 2: veće opterećenje - manje udaljenosti od ose rotacije.

Učitelj: Kako se zove ova zavisnost u matematici?

Studenti: Obrnuto proporcionalno.

Učitelj: Kojom silom tegovi djeluju na polugu?

Studenti: Težina tijela zbog privlačenja Zemlje. P = F niz = F

Učitelj: Ovo pravilo je uspostavio Arhimed u 3. veku pre nove ere.

zadatak: Uz pomoć poluge, radnik podiže sanduk tešku 120 kg. Koju silu on primjenjuje na veći krak poluge ako je dužina ovog kraka 1,2 m, a manji doseg 0,3 m. Koliki će biti dobitak na snazi? (Odgovor: Dobitak snage je 4)

Rješavanje problema (samostalno uz naknadnu međusobnu provjeru).

1. Prva sila je 10 N, a rame ove sile je 100 cm.Kolika je druga sila ako je njeno rame 10 cm? (Odgovor: 100 N)

2. Radnik polugom podiže teret mase 1000 N, a pritom primjenjuje silu od 500 N. Koliko je rame veće sile ako je rame manje od sile od 100 cm? (Odgovor: 50 cm)

Rezimirajući.

Koji se mehanizmi nazivaju jednostavnim?

Koje vrste jednostavnih mehanizama poznajete?

Šta je leveridž?

Šta je rame snage?

Koje je pravilo ravnoteže za polugu?

Kakav je značaj jednostavnih mehanizama u ljudskom životu?

2. Navedite jednostavne mehanizme koje nalazite kod kuće i one koje osoba koristi Svakodnevni život tako što ćete ih napisati na sto:

Jednostavan mehanizam u svakodnevnom životu, u tehnologiji	Jednostavan prikaz mehanizma

3. Opciono. Pripremite poruku o jednom jednostavnom mehanizmu koji se koristi u svakodnevnom životu, tehnologiji.

Refleksija.

Dovršite rečenice:

Sada znam, …………………………………………………………..

Shvatio sam da ………………………………………………………………………

Mogu…………………………………………………………………….

Mogu pronaći (uporediti, analizirati, itd.) …………………….

Uradio sam to kako treba ……………………………………………

Proučeno gradivo sam primenio u konkretnoj životnoj situaciji ………….

Svidjela mi se (nije mi se svidjela) lekcija ……………………………………………

Ruka poluge Je čvrsto tijelo sa osom rotacije ili oslonca.

Vrste poluga:

§ poluga prve vrste

§ poluga druge vrste.

Tačke primjene sila koje djeluju prvoklasna poluga , leže na obje strane uporišta.

Šema poluge prve vrste.

t. O - tačka oslonca poluge (osa rotacije poluge);

v. 1 i v. 2 - tačke primene sila i, respektivno.

Linija prisilne akcije - prava linija koja se poklapa sa vektorom sile.

Rame snage - najkraća udaljenost od ose rotacije poluge do linije djelovanja sile.

Oznaka: d.

f 1 - linija djelovanja sile

f 2 - linija djelovanja sile

d 1 - rame sile

d 2 - rame sile

Algoritam za pronalaženje ramena sile:

a) nacrtati liniju djelovanja sile;

b) spustiti okomicu od uporišta ili ose rotacije poluge na liniju djelovanja sile;

c) dužina ove okomice će biti rame date sile.

vježba:

Nacrtajte rame svake sile:

m. O je osa rotacije krutog tijela.

Pravilo ravnoteže poluge (ustanovio Arhimed):

Ako dvije sile djeluju na polugu, tada je ona u ravnoteži samo kada su sile koje djeluju na nju obrnuto proporcionalne njihovim ramenima.

Komentar: pretpostavljamo da su sila trenja i težina poluge jednake nuli.

Trenutak snage.

Sile koje djeluju na polugu mogu joj prenijeti rotacijsko kretanje u smjeru kazaljke na satu ili u suprotnom smjeru.

Trenutak snage To je fizička veličina koja karakterizira rotacijsko djelovanje sile i jednaka je proizvodu modula sile po ramenu.

Oznaka: M

Jedinica mjerenja momenta sile u SI: 1 njutn metar (1 Nm).

1N m – moment sile u 1N, čije je rame jednako 1m.

Pravilo trenutaka: Poluga je u ravnoteži pod djelovanjem sila koje se na nju primjenjuju ako je zbir momenata sila koje je rotiraju u smjeru kazaljke na satu jednak zbiru momenata sila koje je rotiraju u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.

Ako na polugu djeluju dvije sile, tada se pravilo momenata formulira na sljedeći način: Poluga je u ravnoteži pod djelovanjem dvije sile ako je moment sile koja je rotira u smjeru kazaljke na satu jednak momentu sile koja je rotira u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.

Bilješka: Iz pravila momenata za slučaj dviju sila primijenjenih na polugu, moguće je dobiti pravilo ravnoteže poluge u obliku koji se razmatra u Odjeljku 38.

, ═> , ═> .

Blokovi.

Blokiraj - točak sa utorom sa osom rotacije. Žljeb je dizajniran za konac, konopac, uže ili lanac.

Postoje dvije vrste blokova: fiksni i pokretni.

Fiksni blok naziva se takav blok čija se osa ne pomiče tokom rada bloka. Takav blok se ne pomiče kada se uže pomiče, već se samo rotira.

Pokretni blok naziva se takav blok čija se osa pomera tokom rada bloka.

Budući da je blok kruto tijelo sa osom rotacije, odnosno neka vrsta poluge, na blok možemo primijeniti pravilo ravnoteže poluge. Primijenimo ovo pravilo, uz pretpostavku da su sila trenja i težina bloka jednake nuli.

Zamislite fiksni blok.

Fiksni blok je poluga prve vrste.

t. O - osa rotacije poluge.

AO = d 1 - rame sile

OV = d 2 - rame sile

Štaviše, d 1 = d 2 = r, r je poluprečnik točka.

U ravnoteži M 1 = M 2

P d 1 = F d 2>

dakle, fiksni blok ne daje dobit u snazi, samo vam omogućava da promijenite smjer djelovanja sile.

Zamislite pokretni blok.

Pokretni blok je poluga druge vrste.

Poluga je kruto tijelo koje se može rotirati oko fiksne tačke.

Fiksna tačka se naziva uporište.

Poznati primjer poluge je zamah (sl. 25.1).

Kada dvoje na zamahu balansiraju jedno drugo? Počnimo sa zapažanjima. Naravno, primijetili ste da dvije osobe na zamahu balansiraju jedna drugu ako imaju približno istu težinu i približno su na istoj udaljenosti od uporišta (slika 25.1, a).

Rice. 25.1. Uslov za ravnotežu zamaha: a - ljudi jednake težine balansiraju jedni druge kada sjede na jednakoj udaljenosti od tačke oslonca; b - ljudi različite težine balansiraju jedni druge kada teži sjedne bliže tački oslonca

Ako su ova dva veoma različita po težini, oni se međusobno balansiraju samo pod uslovom da teži sedi mnogo bliže tački oslonca (Sl. 25.1, b).

Pređimo sada sa posmatranja na eksperimente: eksperimentalno ćemo pronaći uslove za ravnotežu poluge.

Stavimo iskustvo

Iskustvo pokazuje da tegovi jednake težine balansiraju polugu ako su okačeni na jednakoj udaljenosti od uporišta (slika 25.2, a).

Ako tereti imaju različite težine, tada je poluga u ravnoteži kada je teži teret onoliko puta bliži tački oslonca koliko je njegova težina veća od težine laganog tereta (slika 25.2, b, c).

Rice. 25.2. Eksperimenti na pronalaženju stanja ravnoteže poluge

Stanje ravnoteže poluge. Udaljenost od uporišta do prave linije duž koje sila djeluje naziva se rame ove sile. Označimo sa F 1 i F 2 sile koje djeluju na polugu sa strane utega (vidi dijagrame na desnoj strani slike 25.2). Ramena ovih sila će biti označena sa l 1 i l 2, respektivno. Naši eksperimenti su pokazali da je poluga u ravnoteži ako sile F 1 i F 2 primijenjene na polugu teže da je rotiraju u suprotnim smjerovima, a moduli sila su obrnuto proporcionalni krakovima ovih sila:

F 1 / F 2 = l 2 / l 1.

Ovaj uslov za ravnotežu poluge je eksperimentalno ustanovio Arhimed u 3. veku pre nove ere. NS.

Stanje ravnoteže poluge možete eksperimentalno proučavati laboratorijski rad № 11.

Poluga je kruto tijelo koje se može rotirati oko fiksne tačke. Fiksna tačka se zove uporište... Udaljenost od uporišta do linije djelovanja sile naziva se ramena ovu moć.

Stanje ravnoteže poluge: poluga je u ravnoteži ako su sile primijenjene na polugu F 1 i F 2 teže da ga rotiraju u suprotnim smjerovima, a moduli sila su obrnuto proporcionalni krakovima ovih sila: Ž 1 / Ž 2 = l 2 / l 1 Ovo pravilo je uspostavio Arhimed. Prema legendi, uzviknuo je: Dajte mi uporište i podići ću Zemlju .

za polugu, « Zlatno pravilo»Mehanika (ako možete zanemariti trenje i masu poluge).

Primjenom određene sile na dugu polugu, drugim krajem poluge možete podići teret, čija je težina mnogo veća od ove sile. To znači da korištenjem poluge možete dobiti dobit u snazi. Kada se koristi poluga, povećanje snage je nužno praćeno istim gubitkom na putu.

Sve vrste poluga:

Trenutak snage. Pravilo trenutaka

Proizvod modula sile na njenom ramenu naziva se momenta moći.M = Fl , gdje je M moment sile, F je sila, l je rame sile.

Pravilo trenutaka: poluga je u ravnoteži ako je zbir momenata sila koje teže da zarotiraju polugu u jednom smjeru jednak zbroju momenata sila koje teže da je zarotiraju u suprotnom smjeru. Ovo pravilo vrijedi za svako kruto tijelo koje se može rotirati oko fiksne ose.

Moment sile karakterizira rotacijsko djelovanje sile. Ova akcija zavisi i od snage i od njenog ramena. Zato, na primjer, kada žele otvoriti vrata, pokušavaju primijeniti silu što je dalje moguće od ose rotacije. Uz pomoć male sile stvara se značajan trenutak i vrata se otvaraju. Mnogo je teže otvoriti ga pritiskom na šarke. Iz istog razloga lakše je otpustiti maticu dužim ključem, šraf se lakše olabavi odvijačem sa širom drškom itd.

Jedinica momenta sile u SI je njutn metar (1 N*m). Ovo je moment sile od 1 N sa ramenom od 1 m.