Je li moguće uspostaviti pravilo za ravnotežu poluge. Ruka poluge. Odnos sila na poluzi. Komponente poluge
§ 03-i. Pravilo ravnoteže poluge
Čak i prije naše ere, ljudi su počeli koristiti poluga u građevinskom poslu. Na primjer, na slici vidite korištenje poluge za podizanje utega u izgradnji piramida u Egiptu.
Poluga naziva se kruto tijelo koje se može rotirati oko neke osi. Poluga nije nužno dug i tanak predmet. Na primjer, svaki kotač je poluga, jer se može rotirati oko osi.
Uvedimo dvije definicije. linija sile Nazovimo pravac koji prolazi kroz vektor sile. Rame snage nazovimo najkraću udaljenost od osi poluge do linije djelovanja sile. Iz geometrije znate da je najkraća udaljenost od točke do pravca udaljenost okomita na pravu.
Ilustrirajmo ove definicije. Slika na lijevoj strani poluga je pedala. Njegova os rotacije prolazi kroz točku O. Na pedalu se primjenjuju dvije sile: F 1 - sila kojom noga pritišće pedalu, i F 2 - sila elastičnosti rastegnutog kabela pričvršćenog na pedalu. Crtanje kroz vektor F 1 linija djelovanja sile (prikazano isprekidanom linijom), i, nakon što je na nju izgradila okomitu stranu od t. O, dobit ćemo segment OA - krak sile F 1
Snagom F 2, situacija je jednostavnija: linija njegova djelovanja može se izostaviti, budući da je njegov vektor uspješnije lociran. Izgradivši od O okomito na liniju djelovanja sile F 2, dobivamo segment OB - krak sile F 2 .
S polugom možete uravnotežiti veliku silu s malom silom.. Razmislite, na primjer, o podizanju kante iz bunara (vidi sliku u § 5-b). Poluga je dobro kapija- balvan na koji je pričvršćena zakrivljena ručka. Os rotacije vrata prolazi kroz trupac. Manja sila je sila ruke osobe, a veća sila kojom se lanac vuče prema dolje.
Dijagram vrata prikazan je na desnoj strani. Vidite da je rame veće sile segment OB, a s ramenom manje snage - segment OA. To je jasno OA > OB. Drugim riječima, krak manje sile veći je od kraka veće sile. Ovaj uzorak vrijedi ne samo za vrata, već i za bilo koju drugu polugu.
Iskustva to pokazuju kada je poluga u ravnoteži rame manje sile je onoliko puta veće od ramena veće, koliko je puta veća sila veća od manje:
Razmotrimo sada drugu vrstu poluge - blokova. Pokretni su i nepomični (vidi sl.).
Danas ćemo u lekciji pogledati u svijet mehanike, naučiti ćemo uspoređivati, analizirati. Ali prvo, izvršimo niz zadataka koji će vam pomoći otvoriti tajanstvena vrata šire i pokazati ljepotu takve znanosti kao što je mehanika.
Preuzimanje datoteka:
Pregled:
Općinska proračunska obrazovna ustanova
Srednja škola Mikheykovskaya
Yartsevsky okrug u Smolenskoj oblasti
Povezana lekcija
Primjena zakona ravnoteže
poluga za blokiranje
7. razred
Sastavljen i vođen
nastavnik fizike najviše kategorije
Lavnjuženkov Sergej Pavlovič
2017
Ciljevi lekcije (planirani ishodi učenja):
Osobno:
- formiranje vještina upravljanja svojim obrazovnim aktivnostima;
Formiranje interesa za fiziku u analizi fizikalnih pojava;
Formiranje motivacije postavljanjem kognitivnih zadataka;
Formiranje sposobnosti vođenja dijaloga na temelju ravnopravnih odnosa i međusobnog uvažavanja;
Razvijanje samostalnosti u stjecanju novih znanja i praktičnih vještina;
Razvoj pažnje, pamćenja, logičkog i kreativnog mišljenja;
Svijest učenika o svom znanju;
metasubjekt:
Razvoj sposobnosti generiranja ideja;
Razvijati sposobnost određivanja ciljeva i zadataka aktivnosti;
Provesti pilot studiju prema predloženom planu;
Na temelju rezultata pokusa formulirajte zaključak;
Razvijati komunikacijske vještine u organizaciji rada;
Samostalno evaluirati i analizirati vlastite aktivnosti sa stajališta dobivenih rezultata;
Koristite različite izvore za dobivanje informacija.
Predmet:
Formiranje ideja o jednostavnim mehanizmima;
Formiranje sposobnosti prepoznavanja poluga, blokova, nagnutih ravnina, vrata, klinova;
Daju li jednostavni mehanizmi dobitak u snazi;
Formiranje sposobnosti planiranja i provođenja pokusa, formuliranje zaključka na temelju rezultata pokusa.
Tijekom nastave
br. str. | Aktivnost učitelja | Aktivnosti učenika | Bilješke |
|||||||||
Organizacijska faza | Priprema za lekciju | |||||||||||
Faza ponavljanja i provjere usvojenosti obrađenog gradiva | Rad sa slikama, rad u paru – usmena priča | Prema planu, međusobno ispitivanje znanja |
||||||||||
Faza ažuriranja znanja, postavljanje ciljeva | Uvođenje koncepta "jednostavnih mehanizama", prema | |||||||||||
Organizacijsko-aktivna faza: pomoć i kontrola nad radom učenika | Rad s udžbenikom, izrada dijagrama | Samopoštovanje |
||||||||||
Fizminutka | Psihička vježba | |||||||||||
Organizacijsko-aktivna faza: praktični rad, ažuriranje i postavljanje ciljeva | Zbirka instalacije Uvođenje pojma „poluge“, postavljanje ciljeva Uvođenje koncepta "rame moći" Eksperimentalna potvrda pravila ravnoteže poluge | Samopoštovanje |
||||||||||
Faza praktične konsolidacije stečenog znanja: rješavanje problema | Riješiti probleme | Međusobna provjera |
||||||||||
Faza fiksiranja pokrivenog materijala | Odgovori na pitanje | |||||||||||
| Učitelj, nastavnik, profesor: Danas ćemo u lekciji pogledati u svijet mehanike, naučiti ćemo uspoređivati, analizirati. Ali prvo, izvršimo niz zadataka koji će vam pomoći otvoriti tajanstvena vrata šire i pokazati ljepotu takve znanosti kao što je mehanika. Na ekranu je nekoliko slika: Egipćani grade piramidu (polugu); Čovjek diže (pomoću kapije) vodu iz bunara; Ljudi kotrljaju bačvu na brod (kosa ravnina); Osoba podiže teret (blok). Učitelj, nastavnik, profesor: Što ti ljudi rade? (mehanički rad) Planirajte svoju priču: 1. Koji su uvjeti potrebni za obavljanje mehaničkog rada? 2. Strojarski rad je ……………. 3. Simbol mehaničkog rada 4. Formula rada ... 5. Što se uzima kao mjerna jedinica rada? 6. Kako i po kojem znanstveniku nosi ime? 7. U kojim slučajevima je rad pozitivan, negativan ili jednak nuli? Učitelj, nastavnik, profesor: Pogledajmo sada ponovno ove slike i obratimo pažnju na to kako ti ljudi rade posao? (ljudi koriste dugu palicu, kapiju, uređaj za nagnutu ravninu, blok) Učitelj, nastavnik, profesor: Kako možete nazvati ove uređaje jednom riječju? studenti: jednostavni mehanizmi Učitelj, nastavnik, profesor: Ispravno! jednostavni mehanizmi. Što mislite, o kojoj ćemo temi danas razgovarati u lekciji? studenti: O jednostavnim mehanizmima. Učitelj, nastavnik, profesor: Ispravno. Tema naše lekcije bit će jednostavni mehanizmi (bilježenje teme lekcije u bilježnicu, slajd s temom lekcije) Postavimo sebi ciljeve lekcije: Zajedno s djecom: Naučite što su jednostavni mehanizmi; Razmotrite vrste jednostavnih mehanizama; Uvjet ravnoteže poluge. Učitelj, nastavnik, profesor: Ljudi, što mislite za što se koriste jednostavni mehanizmi? studenti: Koriste se za smanjenje sile koju primjenjujemo, t.j. preobraziti ga. Učitelj, nastavnik, profesor: U svakodnevnom životu postoje jednostavni mehanizmi, u svim složenim tvorničkim strojevima itd. Dečki, koji kućanski aparati i uređaji imaju jednostavne mehanizme. Učenici: U polužne vage, škare, mlin za meso, nož, sjekira, pila itd. Učitelj, nastavnik, profesor: Kako jednostavan mehanizam ima dizalica. studenti: Poluga (strelica), blokovi. Učitelj, nastavnik, profesor: Danas ćemo se detaljnije zadržati na jednoj od vrsta jednostavnih mehanizama. Na stolu je. Koji je to mehanizam? Učenici: To je poluga. Utege objesimo na jedan krak poluge i pomoću drugih utega uravnotežimo polugu. Da vidimo što se dogodilo. Vidimo da se ramena utega međusobno razlikuju. Zamahnimo jednim od krakova poluge. Što vidimo? studenti: Nakon ljuljanja, poluga se vraća u ravnotežni položaj. Učitelj, nastavnik, profesor: Što je poluga? studenti: Poluga je kruto tijelo koje se može okretati oko fiksne osi. Učitelj, nastavnik, profesor: Kada je poluga u ravnoteži? studenti: Opcija 1: isti broj opterećenja na istoj udaljenosti od osi rotacije; Opcija 2: veće opterećenje - manja udaljenost od osi rotacije. Učitelj, nastavnik, profesor: Kako se taj odnos naziva u matematici? studenti: Obrnuto proporcionalan. Učitelj, nastavnik, profesor: Kojom silom utezi djeluju na polugu? studenti: Težina tijela zbog gravitacije Zemlje. P=F str = F Učitelj, nastavnik, profesor: Ovo pravilo je uspostavio Arhimed u 3. stoljeću pr. Zadatak: Pomoću pajsera radnik podiže kutiju tešku 120 kg. Koju silu on primjenjuje na veći krak poluge, ako je duljina 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 krak te sile je 100 cm. Koliko je jednaka druga sila ako je njezin krak 10 cm? (Odgovor: 100 N) 2. Radnik pomoću poluge podiže teret mase 1000 N, a pritom djeluje silom od 500 N. Koliki je krak veće sile ako je krak manje sile 100 cm? (Odgovor: 50 cm) Rezimirajući. Koji se mehanizmi nazivaju jednostavnim? Koje vrste jednostavnih mehanizama poznajete? Što je poluga? Što je rame snage? Koje je pravilo za balans poluge? Koja je važnost jednostavnih mehanizama u ljudskom životu? 2. Navedite jednostavne mehanizme koje nalazite kod kuće i one u kojima se osoba koristi Svakidašnjica stavljajući ih u tablicu:
3. Neobavezno. Pripremite poruku o jednom jednostavnom mehanizmu koji se koristi u svakodnevnom životu, tehnologiji. Odraz. Završi rečenice: Sada znam, ………………………………………………………….. Shvatila sam da………………………………………………………………… Mogu……………………………………………………………………. Mogu pronaći (usporediti, analizirati, itd.) ……………………. Sam sam to napravio kako treba……………………………………………… Proučeno gradivo sam primijenio u konkretnoj životnoj situaciji …………. Lekcija mi se svidjela (nije mi se svidjela) …………………………………………… Ruka poluge je kruto tijelo koje ima os rotacije ili oslonca. Vrste poluga: § poluga prve vrste § Poluga druge vrste. Točke primjene sila koje djeluju na poluga prve vrste , leže s obje strane uporišta. Shema poluge prve vrste. t. O - uporište poluge (os rotacije poluge); t. 1 i t. 2 su točke primjene sila, odnosno. linija sile je ravna crta koja se poklapa s vektorom sile. Rame snage - najkraća udaljenost od osi rotacije poluge do linije djelovanja sile. Oznaka: d. f 1 - linija djelovanja sile f 2 - linija djelovanja sile d 1 - snaga ramena d 2 - snaga ramena Algoritam za pronalaženje ramena sile: a) nacrtati liniju djelovanja sile; b) spustiti okomicu s uporišta ili osi rotacije poluge na crtu djelovanja sile; c) duljina ove okomice bit će rame ove sile.
Vježba: Nacrtajte rame svake sile na crtežu: t. O je os rotacije krutog tijela. Pravilo ravnoteže poluge (ustanovio Arhimed): Ako na polugu djeluju dvije sile, tada je ona u ravnoteži samo kada su sile koje djeluju na nju obrnuto proporcionalne njihovim krakovima. Komentar: pretpostavljamo da su sila trenja i težina poluge jednake nuli. Trenutak snage. Sile koje djeluju na polugu mogu joj dati rotacijski pokret u smjeru kazaljke na satu ili u suprotnom smjeru. Trenutak snage je fizikalna veličina koja karakterizira rotacijsko djelovanje sile i jednaka je umnošku modula sile i kraka. Oznaka: M Mjerna jedinica momenta sile u SI: 1 njutnmetar (1 Nm). 1 Nm – moment sile u 1N, čiji je krak 1m. pravilo trenutka: Poluga je u ravnoteži pod djelovanjem sila koje na nju djeluju ako je zbroj momenata sila koje je rotiraju u smjeru kazaljke na satu jednak zbroju momenata sila koje je rotiraju u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.
Ako na polugu djeluju dvije sile, tada se pravilo momenta formulira na sljedeći način: Poluga je u ravnoteži pod djelovanjem dviju sila 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 koje djeluju na polugu, može se dobiti pravilo ravnoteže za polugu u obliku koji je razmatran u § 38. , ═> , ═> . Blokovi. Blok - kotač s žlijebom koji ima os rotacije. Oluk je dizajniran za konac, uže, kabel ili lanac. Postoje dvije vrste blokova: fiksni i pokretni. Fiksni blok naziva se blok čija se os ne pomiče tijekom rada bloka. Takav blok se ne pomiče kada se uže pomiče, već se samo okreće. pokretni blok naziva se takav blok čija se os pomiče tijekom rada bloka. Budući da je blok kruto tijelo s osi rotacije, tj. svojevrsna poluga, na blok možemo primijeniti pravilo ravnoteže poluge. Primjenjujemo ovo pravilo uz pretpostavku da su sila trenja i težina bloka jednake nuli. Razmislite o fiksnom bloku.
t. O - os rotacije poluge. AO \u003d d 1 - rame sile OB \u003d d 2 - rame sile Štoviše, d 1 = d 2 = r, r je polumjer kotača. U ravnoteži M 1 = M 2 P d 1 = F d 2 ═> Tako, fiksni blok ne daje dobit u snazi, samo vam omogućuje promjenu smjera sile. Razmislite o pokretnom bloku.
Poluga je kruto tijelo koje se može rotirati oko fiksne točke. Fiksna točka naziva se uporište. Poznati primjer poluge je zamah (slika 25.1). Kad dvije osobe na ljuljački balansiraju jedna drugu? Počnimo s opažanjima. Naravno, primijetili ste da dvije osobe na zamahu balansiraju jedna drugu ako imaju približno jednaku težinu i približno su na istoj udaljenosti od uporišta (slika 25.1, a). Riža. 25.1. Uvjet ravnoteže klackalice: a - ljudi jednake težine balansiraju jedni druge kada sjede na jednakoj udaljenosti od uporišta; b - ljudi različite težine balansiraju jedni druge kada teži sjedne bliže uporištu Ako su ova dva vrlo različita po težini, uravnotežuju jedno drugo samo pod uvjetom da onaj teži sjedi puno bliže uporištu (slika 25.1, b). Prijeđimo sada s promatranja na pokuse: pronađimo eksperimentalno uvjete za ravnotežu poluge. Stavimo iskustvoIskustvo pokazuje da tereti jednake težine balansiraju polugu ako su obješeni na istoj udaljenosti od uporišta (slika 25.2, a). Ako tereti imaju različite težine, tada je poluga u ravnoteži kada je teži teret toliko puta bliži uporištu, koliko je puta njegova težina veća od težine laganog tereta (sl. 25.2, b, c).
Riža. 25.2. Pokusi nalaženja stanja ravnoteže poluge Uvjet ravnoteže poluge. Udaljenost od uporišta do ravne linije duž koje sila djeluje naziva se rame te sile. Neka F 1 i F 2 označavaju sile koje djeluju na polugu sa strane tereta (vidi dijagrame na desnoj strani slike 25.2). Označimo ramena ovih sila kao l 1 i l 2 , redom. Naši eksperimenti su pokazali da je poluga u ravnoteži ako sile F 1 i F 2 primijenjene na polugu nastoje rotirati u suprotnim smjerovima, a moduli sila su obrnuto proporcionalni ramenima tih sila: F 1 / F 2 \u003d l 2 / l 1. Ovaj uvjet za ravnotežu poluge eksperimentalno je ustanovio Arhimed u 3. stoljeću prije Krista. e. Uvjet ravnoteže poluge možete naučiti iskustvom u laboratorijski rad № 11. Poluga je kruto tijelo koje se može rotirati oko fiksne točke. Fiksna točka se zove uporište. Udaljenost od uporišta do linije djelovanja sile naziva se rame ovu snagu. Uvjet ravnoteže poluge: poluga je u ravnoteži ako na polugu djeluju sile F1 i F2 nastoje ga rotirati u suprotnim smjerovima, a moduli sila su obrnuto proporcionalni ramenima tih sila: F1/F2 = l 2 /l 1 Ovo pravilo je uspostavio Arhimed. Prema legendi, uzviknuo je: Daj mi uporište i podići ću zemlju .
Za polugu, « zlatno pravilo»mehanika (ako se trenje i masa poluge mogu zanemariti). Primjenom neke sile na dugu polugu moguće je drugim krajem poluge podići teret čija težina daleko premašuje tu silu. To znači da korištenjem poluge možete dobiti dobitak u snazi. Kada koristite polugu, dobit u snazi nužno je popraćena istim gubitkom na putu. Sve vrste poluga:
Trenutak snage. pravilo trenutkaUmnožak modula sile i njegovog kraka naziva se moment sile.M = Fl , gdje je M moment sile, F je sila, l je krak sile. pravilo trenutka: poluga je u ravnoteži ako je zbroj momenata sila koje nastoje polugu zakrenuti u jednom smjeru jednak zbroju momenata sila koje je žele zakrenuti u suprotnom smjeru. Ovo pravilo vrijedi za svako kruto tijelo koje se može rotirati oko fiksne osi. Moment sile karakterizira rotacijsko djelovanje sile. Ova akcija ovisi i o snazi i o njenom ramenu. Zato, primjerice, kada žele otvoriti vrata, pokušavaju primijeniti silu što dalje od osi rotacije. Uz pomoć male sile stvara se značajan trenutak i vrata se otvaraju. Mnogo je teže otvoriti ga pritiskom u blizini šarki. Iz istog razloga maticu je lakše odvrnuti dužim ključem, vijak se lakše izvaditi odvijačem sa širom ručkom itd. SI jedinica momenta sile je njutn metar (1 N*m). Ovo je moment sile 1 N, s ramenom od 1 m. |
Fiksni blok je poluga prve vrste.
Pomični blok je poluga druge vrste.
