Презентація на тему «Прості механізми» (варіант 1)

content: Прості механізми

content: ВажільПростий механізм, тверде тіло, що може обертатися навколо певної точки, яка називається точкою опори. Застосовується для підйому вантажів.Віддаль від точки опори до точки, в якій прикладена сила, називається плечем важеля. Зазвичай у важеля два різних плеча: до одного плеча прикладається зусилля, на інше діє вага вантажа.

content: Принцип діїПринцип дії важеля оснований на основних законах статики. Статична рівновага досягається тоді, коли алгебраїчна сума добутків сили на плече дорівнює нулю.де Fi — прикладена сила, Di — відповідне плече. Сили потрібно брати зі знаком плюс, якщо вони намагаються повернути важіль в один бік (наприклад, за годинниковою стрілкою), і зі знаком мінус, якщо вони намагаються повернути його в протилежний бік.

content: Типи важелів1. У важелі першого типу точки прикладення сил лежать з різних боків від точки опори. Одна з сил намагається повернути важель за годинниковою стрілкою, інша — проти годинникової стрілки. Для того, щоб отримати виграш у силі, потрібно, щоб плече, до якого прикладена сила, було довшим за плече навантаження.

content: 2. У важелі другого типу обидві точки прикладення сил лежать по один бік від точки опори і тягар має менше плече. Щоб підняти тягар, необхідно направити силу вгору. Приклади таких важелів — тачка, лом.

content: 3. У важелі третього типу обидві точки прикладення сил лежать по один бік від точки опори, але тягар має більше плече. При цьому потрібно прикладати силу, більшу за тягар. Приклад такого важеля — ложка.

content: Виграш у швидкостіВ метальних знаряддях,наприклад, катапультах використовується виграш ушвидкості. Оскільки кут повороту обох пліч важеляоднаковий, то віддаль, яку проходить за певний часдовший кінець більша, ніж віддаль, яку проходитькоротший кінець. Математично це твердження можнавиразити формулоюТаким чином, приладаючи силу до коротшого кінця йзмушуючи його рухатися, можна водночас досягтидуже високої швидкості довшого кінця, що потрібно дляметання снарядів.

content: ІсторіяВажіль використовувався людством здревніх часів, а от повністю зрозумів ізумів сформулювати принцип дії цьогопростого механізму Архімед. Йомуналежить крилатий вираз "Дайте метіточку опори, і я переверну Землю" .

content: БлокБлок - простий механічний пристрій, що дозволяє регулювати силу, вісьякого закріплена при підйомі вантажів, не піднімається і не опускається.Являє собою колесо з жолобом по колу, що обертається навколо своєїосі. Жолоб призначений для каната, ланцюга, ременя і т. п. Вісь блокуміститься в обіймах, прикріплених на балці або стіні, такий блокназивається нерухомим, коли ж до цих обойма прикріплюється вантаж, іблок разом з ними може рухатися, то такий блок називається рухомим.

content: Нерухомий блокНерухомий блок вживається для підйому невеликих вантажів або для зміни напрямку сили.Умова рівноваги блоку:, деF - додаваєме зовнішнє зусилля, m - маса вантажу, g - прискорення сили тяжіння, f - коефіцієнт опору в блоці (для ланцюгів приблизно 1.05, а для мотузок - 1.1). При відсутності тертя для підйому потрібна сила, рівна вазі вантажу.

content: Рухомий блокРухомий блок має вільну вісь і призначений для зміни величини прикладених зусиль. Якщо кінці мотузки, охоплюючий блок, складають з горизонтом рівні між собою кути, то діюча на вантаж сила належить до його вагою, як радіус блоку до хорди дуги, обхопленной канатом; звідси, якщо мотузки паралельні (тобто коли дуга, охоплює мотузкою, дорівнює напівокружності), то для підйому вантажу сили буде потрібно вдвічі менше, ніж вагу вантажу, тобто:При цьому вантаж пройде відстань, удвічі менше пройденого точкою прикладання сили F, відповідно, виграш у силі рухомого блоку дорівнює 2.

content: Похила площинаПохи́ла площина́ — один із простих механізмів, призначений для зменшення сили, за допомогою якої можна підняти вантаж на висоту.

content: Сили, які діють на тілоБаланс сил, що діють на тіло на похилійплощині зображено на рисунку праворуч.Силу тяжіння, направлена вертикальновниз, можна розкласти на дві складові:складову паралельну похилій площині, йскладову, перперндикулярну похилійплощині. Складова сили, яка перпендикулярнадо похилої площини, урівноважується силоюреакції N, а та складова, що тягне тіло вниздорівнює  , де m — маса тіла, а g — прискорення вільного падіння.Оскільки sinθ < 1, то для того, що урівноважитицю силу, потрібно прикласти силу меншу за вагутіла в умовах, коли воно лежить нагоризонтальній опорі (mg). Чим менший кут θ —тим меншу потрібно прикладати силу, і тимбільший шлях повинно пройти тіло.

content: При русі тіла вгору, навіть у випадку, коли цей рухрівномірний, руху перешкоджає також сила тертя , якуможна оцінити за формулоюВ цьому випадку для рівномірного руху тіла вгорунеобхідно прикласти силуЦя сила все ж менша за mg.Щодо роботи, яку необхідно виконати для підйому тіла,то похила площина не дає жодного виграшу. Навпаки,частина затрачених зусиль йде на подолання силитертя.

content: Рівновага тіла на похилій площиніЯкщо до тіла не прикладати жодної зовнішньоїсили, то воно можезалишатися на похилій площині в стані спокою, або скотитися вниз.Оскільки потенційний чи дійсний рух тіла втакому випадку спрямованийвниз, то сила тертя діє проти паралельної до площини складовоїсили тяжіння. Умовою рівноваги стає виразабо, спрощуючиЯкщо коефіцієнт тертя менший за тангенс кута θ, то тіло зісковзуватимевниз. Якщо більший, то тіло залишатиметься на похилій площині. Цяумова не залежить від маси тіла.Якщо коефіцієнт тертя менший за тангенс кута θ, то тіло зісковзуватимевниз. Якщо більший, то тіло залишатиметься на похилій площині. Ця умоване залежить від маси тіла.

content: Похилу площину можнавикористати дляДослідженнярівноприскореного руху.Рівнодійна сил, які діютьна тіло на похилійплощині, направленапаралельно площині ідорівнює, якщо знехтувати силамитертя,Тіло, що скочується з похилоїплощини матиме прискорення.При малих кутах приоснові похилої площини,це прискорення можназробити малим, щодозволяє спостерігати, як тілонабирає швидкість, тобто яківідрізки воно проходить за рівніпроміжки часу. Такідослідження провів ГалілеоГалілей, визначивши, щоприскорення тіла не залежитьвід його маси.Прискорення тіла, що скочується похилою площиною

content: Похила площина в природі й техніціПохилі площини частозустрічаються в повсякденномужитті. Наприклад, для пійомувантажіввикористовуються пандуси. Завдякинахилу пандуса сила, необхідна длязбільшення висоти менша, хоча шлях,який потрібно подолати, збільшується.Менш очевидно те, що на принципіпохилої площини ґрунтується дія іншихпростих механізмів: клину і гвинта. Увипадку клину використовуєтьсяпохила площина з дуже гострим кутом.У випадку гвинта різь теж євикривленою похилою площиною.Київський фунікулер у 1910 р.