Tutqichning muvozanati uchun qoida o'rnatish mumkinmi? Tutqich qo'li. Tutqichdagi kuchlar muvozanati. Tutqich komponentlari
§ 03. Tutqich muvozanat qoidasi
Bizning eramizdan oldin ham odamlar foydalanishni boshladilar tutqichlar qurilish biznesida. Misol uchun, rasmda siz Misrda piramidalar qurishda og'irlikni ko'tarish uchun tutqichdan foydalanishni ko'rishingiz mumkin.
Tutqich ma'lum bir o'q atrofida aylana oladigan qattiq jism deyiladi. Tutqich har doim ham uzun va ingichka narsa emas. Masalan, har qanday g'ildirak tutqichdir, chunki u o'q atrofida aylanishi mumkin.
Keling, ikkita ta'rifni kiritaylik. Kuch ta'sir chizig'i kuch vektoridan o'tuvchi to'g'ri chiziqni chaqiraylik. Kuchli elka tutqichning o'qidan kuchning ta'sir chizig'igacha bo'lgan eng qisqa masofani chaqiramiz... Siz geometriyadan bilasizki, nuqtadan chiziqgacha bo'lgan eng qisqa masofa chiziqqa perpendikulyar masofadir.
Keling, ushbu ta'riflarni tasvirlab beraylik. Chapdagi rasmda dastagi - pedal... Uning aylanish o'qi nuqtadan o'tadi O... Pedalga ikkita kuch qo'llaniladi: F 1 - oyoqning pedalni bosadigan kuchi va F 2 - pedalga biriktirilgan cho'zilgan kabelning elastik kuchi. Vektor orqali chizish F 1 kuchning ta'sir chizig'i (nuqta chiziq bilan tasvirlangan) va unga perpendikulyar deb atalmishdan qurish orqali. O, olamiz segment OA - kuch qo'li F 1
Kuch bilan F 2, vaziyat oddiyroq: uning harakat chizig'ini o'tkazib yuborish mumkin, chunki uning vektori yanada muvaffaqiyatli joylashgan. Shunday qilib qurish. O kuchning ta'sir chizig'iga perpendikulyar F 2, olamiz segment OB - kuchning elkasi F 2 .
Tutqich yordamida kichik kuchni katta kuch bilan muvozanatlash mumkin.... Misol uchun, quduqdan chelakni ko'tarishni ko'rib chiqing (§ 5-b dagi rasmga qarang). Tutqich yaxshi Darvoza- unga tutashgan kavisli tutqichli log... Darvozaning aylanish o'qi logdan o'tadi. Qanchalik kam kuch bo'lsa, inson qo'lining kuchi va kuchliroq bo'lib, zanjir pastga qarab tortiladi.
Darvozaning diagrammasi o'ng tomonda ko'rsatilgan. Ko'rishingiz mumkinki, kattaroq kuchning elkasi segmentdir OB, va kamroq quvvatli elka bilan - segment O.A... Bu aniq OA> OB... Boshqa so'z bilan, kam quvvatli elka kuchliroq elkadan kattaroqdir... Bu naqsh nafaqat darvoza uchun, balki boshqa har qanday tutqich uchun ham amal qiladi.
Tajribalar shuni ko'rsatadi dastak muvozanat holatida bo'lganda kichikroq kuchning yelkasi kattaroqning yelkasidan shuncha marta kattaroq bo'lsa, kattaroq kuch kichikroqdan necha marta katta bo'ladi:
Endi tutqichning ikkinchi turini ko'rib chiqing - bloklar... Ular harakatchan va harakatsiz (rasmga qarang).
Bugun darsda biz mexanika dunyosini ko'rib chiqamiz, taqqoslashni, tahlil qilishni o'rganamiz. Ammo birinchi navbatda, sirli eshikni kengroq ochishga yordam beradigan va mexanika kabi fanning barcha go'zalligini ko'rsatadigan bir qator vazifalarni bajaramiz.
Yuklab oling:
Ko‘rib chiqish:
Munitsipal byudjet ta'lim muassasasi
Mixeikovskaya o'rta maktabi
Smolensk viloyatining Yartsevskiy tumani
Mavzu bo'yicha dars
Muvozanat qonunining qo'llanilishi
blok uchun tutqich "
7-sinf
Tuzilgan va olib borilgan
oliy toifali fizika o‘qituvchisi
Lavnyuzhenkov Sergey Pavlovich
2017 yil
Dars maqsadlari (rejalashtirilgan o'quv natijalari):
Shaxsiy:
- o'z ta'lim faoliyatini boshqarish ko'nikmalarini shakllantirish;
Fizik hodisalarni tahlil qilishda fizikaga qiziqishni shakllantirish;
Kognitiv vazifalarni qo'yish orqali motivatsiyani shakllantirish;
Teng munosabatlar va o'zaro hurmat asosida muloqot qilish qobiliyatini shakllantirish;
Yangi bilim va amaliy ko'nikmalarni egallashda mustaqillikni rivojlantirish;
Diqqat, xotira, mantiqiy va ijodiy fikrlashni rivojlantirish;
Talabalarning o'z bilimlaridan xabardorligi;
Metamavzu:
G'oyalarni yaratish qobiliyatini rivojlantirish;
Faoliyatning maqsad va vazifalarini aniqlash qobiliyatini rivojlantirish;
Taklif etilgan rejaga muvofiq eksperimental tadqiqot o'tkazish;
Tajriba natijalari asosida xulosa tuzing;
Ishni tashkil qilishda muloqot qobiliyatlarini rivojlantirish;
Olingan natijalar nuqtai nazaridan o'z faoliyatini mustaqil baholash va tahlil qilish;
Ma'lumot olish uchun turli manbalardan foydalaning.
Mavzu:
Oddiy mexanizmlar haqida tasavvurni shakllantirish;
Tutqichlarni, bloklarni, eğimli tekisliklarni, eshiklarni, takozlarni tanib olish qobiliyatini shakllantirish;
Oddiy mexanizmlar kuchga foyda keltiradimi;
Eksperimentni rejalashtirish va o'tkazish qobiliyatini shakllantirish, tajriba natijalariga asoslanib, xulosa chiqarish.
Darslar davomida
Element raqami | O'qituvchi faoliyati | Talabalar faoliyati | Eslatmalar (tahrirlash) |
|||||||||
Tashkiliy bosqich | Darsga tayyorgarlik | |||||||||||
O'tgan materialning o'zlashtirilishini takrorlash va tekshirish bosqichi | Rasmlar bilan ishlash, juftlikda ishlash - og'zaki hikoya | Reja bo'yicha bilimlarni o'zaro tekshirish |
||||||||||
Bilimlarni aktuallashtirish bosqichi, maqsadni belgilash | Ko'ra, "oddiy mexanizmlar" tushunchasini kiritish | |||||||||||
Tashkiliy-faoliyat bosqichi: o'quvchilar ishiga yordam berish va nazorat qilish | Darslik bilan ishlash, diagramma tuzish | O'z-o'zini hurmat |
||||||||||
Fizminutka | Jismoniy mashqlar | |||||||||||
Tashkiliy-faoliyat bosqichi: amaliy ish, aktuallashtirish va maqsadni belgilash | O'rnatish yig'ish “Leveraj” tushunchasini kiritish, maqsadni belgilash "Kuchning yelkasi" tushunchasining kiritilishi Tutqichning muvozanat qoidasini eksperimental tasdiqlash | O'z-o'zini hurmat |
||||||||||
Olingan bilimlarni amaliy mustahkamlash bosqichi: masalalarni yechish | Vazifalarni hal qilish | O'zaro tekshirish |
||||||||||
O'tgan materialni mustahkamlash bosqichi | Savollarga javob bering | |||||||||||
| O'qituvchi: Bugun darsda biz mexanika dunyosini ko'rib chiqamiz, taqqoslashni, tahlil qilishni o'rganamiz. Ammo birinchi navbatda, sirli eshikni kengroq ochishga yordam beradigan va mexanika kabi fanning barcha go'zalligini ko'rsatadigan bir qator vazifalarni bajaramiz. Ekranda bir nechta rasmlar mavjud: Misrliklar piramida (tutqich) quradilar; Bir kishi quduqdan (darvoza yordamida) suv ko'taradi; Odamlar barrelni kemaga o'rashadi (eğimli tekislik); Bir kishi yukni (blokni) ko'taradi. O'qituvchi: Bu odamlar nima qilishyapti? (mexanik ish) Hikoyangizni rejalashtiring: 1. Mexanik ishlarni bajarish uchun qanday sharoitlar zarur? 2. Mexanik ish bu ……………. 3. Mexanik ish uchun belgi 4. Ish formulasi ... 5. Ishning o'lchov birligi sifatida nima olinadi? 6. Qanday va qaysi olim nomi bilan atalgan? 7. Ish qachon ijobiy, salbiy yoki nolga teng? O'qituvchi: Keling, yana bir bor ushbu rasmlarni ko'rib chiqamiz va bu odamlar qanday ishlarni bajarishiga e'tibor qaratamiz? (odamlar uzun tayoq, darvoza, rampa moslamasi, blokdan foydalanadilar) O'qituvchi: Ushbu qurilmalarni bir so'z bilan qanday chaqirish mumkin? Talabalar: Oddiy mexanizmlar O'qituvchi: To'g'ri! Oddiy mexanizmlar. Bugun darsda qaysi mavzuda siz bilan gaplashamiz, nima deb o'ylaysiz? Talabalar: Oddiy mexanizmlar haqida. O'qituvchi: To'g'ri. Darsimizning mavzusi oddiy mexanizmlar bo'ladi (dars mavzusini daftarga yozish, dars mavzusi bilan slayd) Keling, o'z oldimizga dars maqsadlarini qo'yaylik: Bolalar bilan birgalikda: Oddiy mexanizmlar nima ekanligini bilib oling; Oddiy mexanizmlarning turlarini ko'rib chiqing; Tutqichning muvozanat holati. O'qituvchi: Bolalar, sizningcha, oddiy mexanizmlar nima uchun ishlatiladi? Talabalar: Ular biz qo'llaydigan kuchni kamaytirish uchun ishlatiladi, ya'ni. uni aylantirish uchun. O'qituvchi: Kundalik hayotda oddiy mexanizmlar mavjud va barcha murakkab zavod mashinalarida va hokazo. Bolalar, qanday maishiy texnika va qurilmalarda oddiy mexanizmlar mavjud. Talabalar: B dastagi, tarozi, qaychi, go'sht maydalagich, pichoq, bolta, arra va boshqalar. O'qituvchi: Kran qanday oddiy mexanizmga ega. Talabalar: Tutqich (o'q), bloklar. O'qituvchi: Bugun biz oddiy mexanizmlarning turlaridan biri haqida batafsilroq to'xtalamiz. U stolda. Bu mexanizm nima? Talabalar: Bu tutqich. Og'irliklarni tutqichning qo'llaridan biriga osib qo'ying va boshqa og'irliklardan foydalanib, tutqichni muvozanatlang. Keling, nima bo'lganini ko'rib chiqaylik. Biz og'irliklarning yelkalari bir-biridan farq qilishini ko'ramiz. Keling, tutqichlardan birini aylantiramiz. Biz nimani ko'ramiz? Talabalar: Tebranish, tutqich muvozanat holatiga qaytadi. O'qituvchi: Tutqich deb nima deyiladi? Talabalar: Tutqich - qattiq o'q atrofida aylana oladigan qattiq jism. O'qituvchi: Tutqich qachon muvozanatda bo'ladi? Talabalar: Variant 1: aylanish o'qidan bir xil masofada bir xil miqdordagi og'irliklar; Variant 2: ko'proq yuk - aylanish o'qidan kamroq masofa. O'qituvchi: Matematikada bu bogliqlik qanday nomlanadi? Talabalar: Teskari proportsional. O'qituvchi: Og'irliklar tutqichga qanday kuch bilan ta'sir qiladi? Talabalar: Yerning tortishishi tufayli tananing og'irligi. P = F ip = F O'qituvchi: Bu qoida miloddan avvalgi III asrda Arximed tomonidan o'rnatilgan. Vazifa: Ishchi lom yordamida og'irligi 120 kg bo'lgan qutini ko'taradi. Agar bu qo'lning uzunligi 1,2 m, kichikroq qo'li 0,3 m bo'lsa, u dastagining kattaroq qo'liga qanday kuch ta'sir qiladi.Kuchning ortishi qanday bo'ladi? (Javob: Kuch ortishi 4 ga teng) Muammolarni hal qilish (keyinchalik o'zaro tekshirish bilan mustaqil ravishda). 1. Birinchi kuch 10 N, bu kuchning yelkasi 100 sm. Agar uning yelkasi 10 sm bo’lsa, ikkinchi kuch nimaga teng? (Javob: 100 N) 2. Ishchi 500 N kuch qo'llagan holda 1000 N og'irlikdagi yukni ko'tarish uchun dastagidan foydalanadi. Agar yelka 100 sm kichikroq kuch bo'lsa, katta kuchning yelkasi qanday bo'ladi? (Javob: 50 sm) Xulosa qilish. Qanday mexanizmlar oddiy deb ataladi? Qanday oddiy mexanizmlarni bilasiz? Leverage nima? Kuchli elka nima? Tutqich uchun muvozanat qoidasi nima? Oddiy mexanizmlarning inson hayotidagi ahamiyati nimada? 2. Uyda topadigan va odam foydalanadigan oddiy mexanizmlarni sanab o'ting Kundalik hayot ularni jadvalga yozish orqali:
3. Majburiy emas. Kundalik hayotda qo'llaniladigan bitta oddiy mexanizm, texnologiya haqida xabar tayyorlang. Reflektsiya. To'liq jumlalar: Endi bilaman, ……………………………………………………………………… Men tushundimki …………………………………………………………… Qo'limdan keladi……………………………………………………………………. Men topa olaman (taqqoslash, tahlil qilish va h.k.) ……………………. Men buni o'zim qildim ………………………………… Men o'rganilgan materialni muayyan hayotiy vaziyatda qo'lladim …………. Menga dars yoqdi (yoqmadi) ………………………………… Tutqich qo'li Aylanish o'qi yoki tayanch bo'lgan qattiq jism. Tutqichlarning turlari: § birinchi turdagi tutqich § ikkinchi turdagi tutqich. Ta'sir etuvchi kuchlarni qo'llash nuqtalari birinchi sinf dastagi , tayanch nuqtasining har ikki tomonida yoting. Birinchi turdagi tutqich sxemasi. t.O - dastagining tayanch nuqtasi (tutqichning aylanish o'qi); v. 1 va v. 2 - mos ravishda kuchlarni qo'llash nuqtalari va. Majburiy harakat chizig'i - kuch vektoriga to'g'ri keladigan to'g'ri chiziq. Kuchli elka - tutqichning aylanish o'qidan kuchning ta'sir chizig'igacha bo'lgan eng qisqa masofa. Belgilash: d. f 1 - kuch ta'sir chizig'i f 2 - kuch ta'sir chizig'i d 1 - kuchning elkasi d 2 - kuchning elkasi Kuchning yelkasini topish algoritmi: a) kuchning ta'sir chizig'ini chizish; b) dastagining tayanch nuqtasidan yoki aylanish o'qidan perpendikulyarni kuchning ta'sir chizig'iga tushirish; v) bu perpendikulyarning uzunligi berilgan kuchning yelkasi bo'ladi.
Mashq qilish: Har bir kuchning elkasini torting: m.O - qattiq jismning aylanish o'qi. Tutqich muvozanat qoidasi (Arximed tomonidan asos solingan): Agar tutqichga ikkita kuch ta'sir etsa, u holda unga ta'sir qiluvchi kuchlar yelkalariga teskari proportsional bo'lgandagina u muvozanatda bo'ladi. Izoh: ishqalanish kuchi va tutqichning og'irligi nolga teng deb faraz qilamiz. Quvvat momenti. Tutqichga ta'sir qiluvchi kuchlar unga soat yo'nalishi bo'yicha yoki soat sohasi farqli ravishda aylanish harakatini berishi mumkin. Quvvat momenti Kuchning aylanish harakatini tavsiflovchi va yelkaga to'g'ri keladigan kuch modulining mahsulotiga teng bo'lgan jismoniy miqdor. Belgilash: M SIda kuch momentining o'lchov birligi: 1 nyuton metr (1 Nm). 1N m – 1N dagi kuch momenti, uning yelkasi 1m ga teng. Lahzalar qoidasi: Tutqichni soat yo'nalishi bo'yicha aylantiruvchi kuchlar momentlari yig'indisi soat miliga teskari yo'nalishda aylantiruvchi kuchlar momentlari yig'indisiga teng bo'lsa, unga qo'llaniladigan kuchlar ta'sirida muvozanat holatidadir.
Agar tutqichga ikkita kuch ta'sir etsa, momentlar qoidasi quyidagicha ifodalanadi: Tutqich ikki kuch ta'sirida muvozanatda bo'ladi, agar uni soat yo'nalishi bo'yicha aylantiruvchi kuch momenti uni soat miliga teskari aylantiruvchi kuch momentiga teng bo'lsa. Eslatma: Tutqichga qo'llaniladigan ikkita kuchning holati uchun momentlar qoidasidan 38-bo'limda ko'rib chiqilgan shaklda dastagining muvozanat qoidasini olish mumkin. , ═> , ═> . Bloklar. Bloklash - aylanish o'qi bo'lgan yivli g'ildirak. Chute ip, arqon, arqon yoki zanjir uchun mo'ljallangan. Bloklarning ikki turi mavjud: qattiq va harakatlanuvchi. Ruxsat etilgan blok bunday blok deyiladi, uning o'qi blokning ishlashi paytida harakat qilmaydi. Bunday blok arqon harakatlanayotganda harakat qilmaydi, faqat aylanadi. Harakatlanuvchi blok bunday blok deyiladi, uning o'qi blokning ishlashi davomida harakat qiladi. Blok aylanish o'qi, ya'ni bir turdagi tutqichga ega bo'lgan qattiq tana bo'lganligi sababli, biz qo'l balansi qoidasini blokga qo'llashimiz mumkin. Ishqalanish kuchi va blokning og'irligi nolga teng deb faraz qilib, ushbu qoidani qo'llaymiz. Ruxsat etilgan blokni ko'rib chiqing.
t.O - tutqichning aylanish o'qi. AO = d 1 - kuchning elkasi OV = d 2 - kuch yelkasi Bundan tashqari, d 1 = d 2 = r, r - g'ildirakning radiusi. Muvozanat holatida M 1 = M 2 P d 1 = F d 2> Shunday qilib, qo'zg'almas blok kuchga ega bo'lmaydi, u faqat kuch ta'sirining yo'nalishini o'zgartirishga imkon beradi. Harakatlanuvchi blokni ko'rib chiqing.
Tutqich - bu belgilangan nuqta atrofida aylana oladigan qattiq jism. Ruxsat etilgan nuqta tayanch nuqtasi deb ataladi. Tutqichning tanish misoli - belanchak (25.1-rasm). Ikkita belanchakda qachon bir-birini muvozanatlashtiradi? Keling, kuzatishlardan boshlaylik. Siz, albatta, belanchak ustidagi ikki kishi, agar ular taxminan bir xil vaznga ega bo'lsa va tayanch nuqtasidan taxminan bir xil masofada bo'lsa, bir-birini muvozanatlashini payqadingiz (25.1-rasm, a). Guruch. 25.1. Belanchak muvozanatining sharti: a - vazni teng bo'lgan odamlar tayanch nuqtasidan teng masofada o'tirganda bir-birlarini muvozanatlashadi; b - har xil og'irlikdagi odamlar og'irligi tayanch nuqtasiga yaqinroq o'tirganda bir-birlarini muvozanatlashadi Agar bu ikkisi og'irligi jihatidan juda farq qiladigan bo'lsa, ular faqat og'irligi tayanch nuqtasiga ancha yaqinroq o'tirish sharti bilan bir-birini muvozanatlashtiradi (25.1-rasm, b). Endi kuzatishlardan tajribaga o'tamiz: dastakning muvozanati uchun sharoitlarni eksperimental tarzda topamiz. Keling, tajriba qo'yaylikTajriba shuni ko'rsatadiki, teng og'irlikdagi og'irliklar, agar ular tayanch nuqtasidan teng masofada to'xtatilgan bo'lsa, tutqichni muvozanatlashtiradi (25.2-rasm, a). Agar yuklarning og'irligi har xil bo'lsa, unda og'irroq yuk tayanch nuqtasiga ko'p marta yaqinroq bo'lganda, uning og'irligi engil yukning og'irligidan kattaroq bo'lsa, dastak muvozanatda bo'ladi (25.2-rasm, b, c).
Guruch. 25.2. Tutqichning muvozanat holatini topish bo'yicha tajribalar Tutqichning muvozanat holati. Tayanch nuqtasidan kuch harakat qiladigan to'g'ri chiziqgacha bo'lgan masofa bu kuchning yelkasi deb ataladi. Og'irliklar tomondan tutqichga ta'sir qiluvchi kuchlarni F 1 va F 2 bilan belgilaymiz (25.2-rasmning o'ng tomonidagi diagrammalarga qarang). Ushbu kuchlarning elkalari mos ravishda l 1 va l 2 bilan belgilanadi. Bizning tajribalarimiz shuni ko'rsatdiki, agar tutqichga qo'llaniladigan F 1 va F 2 kuchlari uni qarama-qarshi yo'nalishda aylantirishga moyil bo'lsa va kuchlarning modullari ushbu kuchlarning qo'llariga teskari proportsional bo'lsa, dastak muvozanatda bo'ladi: F 1 / F 2 = l 2 / l 1. Tutqichning muvozanati uchun bu shart miloddan avvalgi 3-asrda Arximed tomonidan eksperimental tarzda o'rnatildi. NS. Tutqichning muvozanat holatini siz eksperimental ravishda o'rganishingiz mumkin laboratoriya ishi № 11. Tutqich - bu belgilangan nuqta atrofida aylana oladigan qattiq jism. Ruxsat etilgan nuqta deyiladi tayanch nuqtasi... Tayanch nuqtasidan kuchning ta'sir chizig'igacha bo'lgan masofa deyiladi elka bu kuch. Tutqichning muvozanat holati: tutqichga qo'llaniladigan kuchlar bo'lsa, tutqich muvozanatda bo'ladi F 1 va F 2 uni qarama-qarshi yo'nalishda aylantirishga moyildirlar va kuchlar modullari bu kuchlarning qo'llari bilan teskari proportsionaldir: F 1 / F 2 = l 2 / l 1 Bu qoidani Arximed o'rnatgan. Afsonaga ko'ra, u shunday dedi: Menga tayanch bering, men Yerni ko'taraman .
Tutqich uchun, « Oltin qoida»Mexanika (agar siz tutqichning ishqalanishi va massasini e'tiborsiz qoldirsangiz). Uzun tutqichga bir oz kuch qo'llash orqali siz tutqichning ikkinchi uchi bilan yukni ko'tarishingiz mumkin, uning og'irligi bu kuchdan ancha katta. Bu shuni anglatadiki, kaldıraçdan foydalanib, siz kuchga ega bo'lishingiz mumkin. Kaldıraçdan foydalanilganda, kuchning oshishi, albatta, yo'lda bir xil yo'qotish bilan birga keladi. Barcha turdagi tutqichlar:
Quvvat momenti. Lahzalar qoidasiUning yelkasidagi kuch modulining mahsuloti deyiladi kuch momenti.M = Fl , bu erda M - kuch momenti, F - kuch, l - kuchning yelkasi. Lahzalar qoidasi: dastakni bir yo'nalishda aylantirishga moyil bo'lgan kuchlar momentlari yig'indisi uni teskari yo'nalishda aylantirishga moyil bo'lgan kuchlar momentlari yig'indisiga teng bo'lsa, dastak muvozanatda bo'ladi. Bu qoida sobit o'q atrofida aylana oladigan har qanday qattiq jismga tegishli. Kuch momenti kuchning aylanish harakatini xarakterlaydi. Bu harakat ham kuchga, ham uning elkasiga bog'liq. Shuning uchun, masalan, eshikni ochmoqchi bo'lganida, ular aylanish o'qidan imkon qadar kuch ishlatishga harakat qilishadi. Kichkina kuch yordamida muhim moment yaratiladi va eshik ochiladi. Menteşalar atrofida bosim o'tkazish orqali uni ochish ancha qiyin. Xuddi shu sababga ko'ra, uzunroq kalit bilan gaykani bo'shatish osonroq, vintni kengroq tutqichli tornavida bilan osonroq bo'shatish mumkin va hokazo. SIda kuch momentining birligi Nyuton metr (1 N * m). Bu 1 m yelka bilan 1 N kuch momentidir. |
Ruxsat etilgan blok birinchi turdagi tutqichdir.
Harakatlanuvchi blok ikkinchi turdagi tutqichdir.
