Kol dengesi. Güç anı

§ 03-i. Kaldıraç denge kuralı

Çağımızdan önce bile insanlar kullanmaya başladı kaldıraçlar inşaat işinde. Örneğin resimde Mısır'daki piramitlerin inşası sırasında ağırlık kaldırmak için kaldıracın kullanıldığını görüyorsunuz.

Kaldıraç belirli bir eksen etrafında dönebilen katı cisimlere denir. Bir kaldıracın mutlaka uzun ve ince bir nesne olması gerekmez. Örneğin herhangi bir tekerlek bir eksen etrafında dönebildiği için bir kaldıraçtır.

İki tanımı tanıtalım. Kuvvetin etki çizgisi kuvvet vektöründen geçen bir doğruya diyelim. Güçlü omuz kaldıracın ekseninden kuvvetin etki çizgisine kadar olan en kısa mesafeye diyelim. Geometriden biliyorsunuz ki bir noktadan bir çizgiye olan en kısa mesafe, çizgiye dik olan mesafedir.

Bu tanımları örnekleyelim. Soldaki resimde kaldıraç pedaldır. Dönme ekseni noktadan geçer HAKKINDA. Pedala iki kuvvet uygulanır: F 1 – ayağın pedala bastığı kuvvet ve F 2 – pedala bağlı gerilmiş kablonun elastik kuvveti. Vektörden geçmek F 1 kuvvet etki çizgisi (noktalı çizgiyle gösterilir) ve buna sözde dik bir çizgi oluşturarak HAKKINDA, alacağız segment OA – kuvvet kolu F 1

Güçlü FŞekil 2'de durum daha basittir: vektörü daha başarılı bir şekilde konumlandırıldığı için eylem çizgisinin çizilmesine gerek yoktur. Bundan yola çıkarak. HAKKINDA kuvvetin etki çizgisine dik F 2, elde ederiz segment OB – kuvvet kolu F 2 .

Bir kaldıraç kullanarak küçük bir kuvvet, büyük bir kuvveti dengeleyebilir.. Örneğin, bir kuyudan bir kovayı kaldırmayı düşünün (bkz. § 5-b'deki şekil). Kol Peki geçit– üzerine kavisli bir sap iliştirilmiş bir kütük. Kapının dönme ekseni kütüğün içinden geçer. Kişinin elinin kuvveti ne kadar azsa, zincirin aşağı çekme kuvveti de o kadar büyük olur.

Sağda kapının bir diyagramı var. Daha büyük kuvvete sahip kolun segment olduğunu görüyorsunuz. O.B. ve daha az kuvvete sahip omuz segmenttir O.A.. Açık ki OA > OB. Başka bir deyişle, Daha az kuvvete sahip omuz, daha fazla kuvvete sahip omuzdan daha büyüktür. Bu model yalnızca kapı için değil aynı zamanda diğer tüm kollar için de geçerlidir.

Deneyler şunu gösteriyor kol dengede olduğunda Küçük kuvvetin omuzu, büyük kuvvetin omuzundan kaç kat daha büyüktür; büyük kuvvet, küçük olandan kaç kat daha büyüktür:

Şimdi ikinci tip kaldıracı ele alalım: bloklar. Hareketli veya hareketsiz olabilirler (şekle bakınız).

Belediye bütçe eğitim kurumu Mikheykovskaya ortaokulu, Yartsevo bölgesi, Smolensk bölgesi “Basit mekanizmalar” konulu ders. Bir kaldıracın denge yasasının bir bloğa uygulanması" 7. sınıf En yüksek kategorideki fizik öğretmeni Sergey Pavlovich Lavnyuzhenkov tarafından derlendi ve yürütüldü 2016 - 2017 akademik yılı Ders hedefleri (planlanan öğrenme sonuçları): Kişisel: kişinin kendi kendini yönetme yeteneğini geliştirmek Eğitim faaliyetleri; fiziksel olayları analiz ederken fiziğe ilgi geliştirmek; bilişsel görevleri belirleyerek motivasyonun oluşturulması; eşit ilişkiler ve karşılıklı saygı temelinde diyalog yürütme becerisinin geliştirilmesi; yeni bilgi ve pratik beceriler edinmede bağımsızlığın geliştirilmesi; dikkat, hafıza, mantıksal ve yaratıcı düşünmenin gelişimi; öğrencilerin bilgilerine ilişkin farkındalıkları; Meta-konu: fikir üretme yeteneğinin geliştirilmesi; faaliyetlerin amaç ve hedeflerini belirleme yeteneğini geliştirmek; gerçekleştirmek deneysel çalışmaÖnerilen plana göre; deneyin sonuçlarına dayanarak bir sonuç formüle etmek; işi organize ederken iletişim becerilerini geliştirmek; elde edilen sonuçlar açısından kendi faaliyetlerinizi bağımsız olarak değerlendirmek ve analiz etmek; Bilgi edinmek için çeşitli kaynakları kullanın. Konu: Basit mekanizmalar fikrinin geliştirilmesi; kaldıraçları, blokları, eğimli düzlemleri, kapıları, takozları tanıma becerisinin geliştirilmesi; basit mekanizmalar güç kazanımı sağlıyor mu; Bir deneyi planlama ve yürütme becerisini geliştirmek ve deneyin sonuçlarına dayanarak bir sonuç formüle etmek. Dersin ilerleyişi Sayı 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Öğretmen faaliyetleri Öğrenci faaliyetleri Notlar Organizasyon aşaması Derse hazırlık İşlenen materyalin tekrarlanması ve ustalığının test edilmesi aşaması Resimlerle çalışma, çiftler halinde çalışma - sözlü hikaye Göre planlama, bilginin karşılıklı test edilmesi Bilginin güncellenmesi aşaması, hedef belirleme Örgütsel faaliyet aşaması: öğrencilerin çalışmaları üzerinde yardım ve kontrol Fizminutka Örgütsel faaliyet aşaması: pratik çalışma, gerçekleştirme ve hedef belirleme Edinilen bilginin pratik olarak pekiştirilmesi aşaması: problem çözme Aşaması kapsanan materyalin pekiştirilmesi “Basit mekanizmalar” kavramının tanıtılması, ders kitabıyla çalışma, bir diyagram hazırlanması Öz değerlendirme Fiziksel egzersizler Kurulumun toplanması “Kaldıraç” kavramının tanıtılması, hedeflerin belirlenmesi “Kavramının tanıtılması” Kuvvet kaldıracı” Kaldıraç dengesi kuralının deneysel olarak doğrulanması Öz değerlendirme Sorunları çözme Karşılıklı inceleme Soruları cevaplama Ödev tartışma aşaması Ödevinizi yazın 10 Düşünme aşaması: öğrencilerden derste yeni, ilginç, zor bir şeyi vurgulamaları istenir. sözlü ve yazılı izlenimler Öğretmen: Bugün dersimizde mekanik dünyasına bakacağız, karşılaştırmayı ve analiz etmeyi öğreneceğiz. Ama önce gizemli kapıyı daha da açmaya ve mekanik gibi bir bilimin tüm güzelliğini göstermeye yardımcı olacak bir dizi görevi tamamlayalım. Ekranda birkaç resim var: Bu insanlar ne yapıyor? (mekanik iş) Mısırlılar bir piramit (kaldıraç) inşa ederler; Bir adam kuyudan (bir kapı yardımıyla) su çıkarır; İnsanlar bir varili bir geminin üzerine yuvarlarlar (eğik düzlem); Bir adam bir yükü (blok) kaldırır. Öğretmen: Bir hikaye planlayın: 1. Mekanik işi gerçekleştirmek için hangi koşullar gereklidir? 2. Mekanik iş- Bu ……………. 3. Sembol mekanik iş 4. İşin formülü... 5. İşin ölçü birimi nedir? 6. Adını nasıl ve hangi bilim adamından alıyor? 7. Hangi durumlarda iş pozitif, negatif veya sıfırdır? Öğretmen : Şimdi bu resimlere tekrar bakalım ve bu insanların işi nasıl yaptıklarına dikkat edelim? (insanlar uzun bir çubuk, vinç, eğik düzlem cihazı, blok kullanır) Öğretmen: Öğrenciler: Basit mekanizmalar Öğretmen: Doğru! Basit mekanizmalar. Sizce derste hangi konuyu ele alacağız, bu cihazları tek kelimeyle nasıl adlandırırsınız? bugün konuşalım mı? Öğrenciler: Basit mekanizmalar hakkında. Öğretmen: Doğru. Dersimizin konusu basit mekanizmalar olacaktır (dersin konusunun bir deftere yazılması, dersin konusunun bulunduğu bir slayt) Dersin hedeflerini belirleyelim: Çocuklarla birlikte: basit mekanizmaların ne olduğunu inceleyin; basit mekanizma türlerini göz önünde bulundurun; kaldıraç denge koşulu. Öğretmen: Çocuklar, sizce basit mekanizmalar ne için kullanılıyor? Öğrenciler: Uyguladığımız kuvveti azaltmak için kullanılırlar, yani. onu dönüştürmek için. Öğretmen: Basit mekanizmalar hem günlük yaşamda hem de tüm karmaşık fabrika makinelerinde vb. bulunur. Ev aletlerinin ve cihazların basit mekanizmalara sahip olduğu çocuklar. Öğrenciler: Terazi, makas, kıyma makinesi, bıçak, balta, testere vb. Öğretmen: Bir vincin ne kadar basit bir mekanizması vardır? Öğrenciler: Kol (bom), bloklar. Öğretmen: Bugün basit mekanizma türlerinden birine daha yakından bakacağız. Masanın üzerinde. Bu nasıl bir mekanizma? Öğrenciler: Bu bir kaldıraçtır. Kolun kollarından birine ağırlık asıyoruz ve diğer ağırlıkları kullanarak kolu dengeliyoruz. Ne olduğunu görelim. Ağırlıkların omuzlarının birbirinden farklı olduğunu görüyoruz. Kaldıraç kollarından birini sallayalım. Ne görüyoruz? Öğrenciler: Kol sallandıktan sonra denge konumuna geri döner. Öğretmen: Kaldıraç denilen şey nedir? Öğrenciler: Kaldıraç, sabit bir eksen etrafında dönebilen katı bir cisimdir. Öğretmen: Kol ne zaman dengede olur? Öğrenciler: Seçenek 1: dönme ekseninden aynı uzaklıkta aynı sayıda ağırlık; Seçenek 2: daha fazla yük – dönme ekseninden daha az mesafe. Öğretmen: Bu bağımlılığa matematikte ne denir? Öğrenciler: Ters orantılı. Öğretmen: Ağırlıklar kaldıraca hangi kuvvetle etki eder? Öğrenciler: Dünyanın yerçekiminden kaynaklanan vücut ağırlığı. P = F ağır = F F = 1 F 2 l 2 l 1 burada F1 birinci kuvvetin modülüdür; F2 – ikinci kuvvetin modülü; l1 – ilk kuvvetin omuzu; l2 – ikinci kuvvetin omuzu. Öğretmen: Bu kural M.Ö. 3. yüzyılda Arşimet tarafından kurulmuştur. Görev: Bir işçi levye kullanarak 120 kg ağırlığındaki bir kutuyu kaldırıyor. Bu kolun uzunluğu 1,2 m ve küçük kolun uzunluğu 0,3 m ise kaldıracın büyük koluna hangi kuvveti uygular? Kuvvetten kazanç ne olur? (Cevap: Güç kazancı 4'tür) Sorunları çözme (daha sonra karşılıklı doğrulama ile bağımsız olarak). 1. Birinci kuvvet 10 N'dir ve bu kuvvetin omuzu 100 cm'dir, ikinci kuvvetin omuzu 10 cm ise değeri nedir? (Cevap: 100 N) 2. Bir işçi 1000 N ağırlığındaki bir yükü kaldırmak için bir kaldıracı kullanıyor ve 500 N'lik bir kuvvet uyguluyor. Küçük kuvvetin kolu 100 cm ise, daha büyük kuvvetin kolu nedir? (Cevap: 50 cm) Özetle. Hangi mekanizmalara basit denir? Ne tür basit mekanizmaları biliyorsunuz? Kaldıraç nedir? Kaldıraç nedir? Kaldıraç dengesinin kuralı nedir? Basit mekanizmaların insan yaşamındaki önemi nedir? D/z 1. Paragrafı okuyun. 2. Evde bulduğunuz ve insanların evde kullandıkları basit mekanizmaları listeleyin. Gündelik Yaşam, bunları tabloya yazın: Günlük yaşamda basit mekanizma, teknolojide Basit mekanizma türü 3. Ek olarak. Biriyle ilgili bir mesaj hazırlayın basit mekanizma günlük yaşamda ve teknolojide kullanılır. Refleks. Cümleleri tamamlayın: şimdi biliyorum ……………………………………………………….. şunu fark ettim …………………………………………… ………… ……………………… Yapabilirim……………………………………………………………………. Bulabilirim (karşılaştırın, analiz edin vb.) ……………………. Bağımsız olarak tamamladım ………………………………... Çalışılan materyali belirli bir yaşam durumunda uyguladım …………. Dersi beğendim (beğenmedim) …………………………………

Kaldıraç, sabit bir nokta etrafında dönebilen sert bir gövdedir.

Sabit bir noktaya dayanak noktası denir.

Kaldıracın iyi bilinen bir örneği salıncaktır (Şekil 25.1).

Tahterevallideki iki kişi ne zaman birbirini dengeler? Gözlemlerle başlayalım. Elbette, yaklaşık olarak aynı ağırlığa sahip olmaları ve dayanak noktasından yaklaşık olarak aynı uzaklıkta olmaları durumunda, bir salınım üzerindeki iki kişinin birbirini dengelediğini fark etmişsinizdir (Şekil 25.1, a).

Pirinç. 25.1. Salınım için denge koşulu: a - eşit ağırlıktaki insanlar, dayanak noktasından eşit uzaklıkta oturduklarında birbirlerini dengelerler; b - insanlar farklı ağırlıklar Ağır olan dayanak noktasına daha yakın oturduğunda birbirinizi dengeleyin

Bu ikisinin ağırlıkları çok farklıysa, ancak daha ağır olanın dayanak noktasına çok daha yakın olması durumunda birbirlerini dengelerler (Şekil 25.1, b).

Şimdi gözlemlerden deneylere geçelim: Kaldıracın denge koşullarını deneysel olarak bulalım.

Tecrübe koyalım

Deneyimler, eşit ağırlıktaki yüklerin, dayanak noktasından eşit mesafelerde asılı kalmaları durumunda kolu dengelediğini göstermektedir (Şekil 25.2, a).

Yüklerin ağırlıkları farklıysa, daha ağır yük, ağırlığı hafif yükün ağırlığından daha büyük olduğu kadar dayanak noktasına daha yakın olduğunda kol dengededir (Şekil 25.2, b, c).

Pirinç. 25.2. Bir kaldıracın denge durumunu bulmaya yönelik deneyler

Kol denge durumu. Dayanak noktasından kuvvetin etki ettiği düz çizgiye kadar olan mesafeye bu kuvvetin kolu denir. Yüklerin yanından kola etki eden kuvvetleri F 1 ve F 2 ile gösterelim (Şekil 25.2'nin sağ tarafındaki diyagramlara bakınız). Bu kuvvetlerin omuzlarını sırasıyla l 1 ve l 2 olarak gösterelim. Deneylerimiz, kaldıraca uygulanan F 1 ve F 2 kuvvetlerinin onu zıt yönlerde döndürme eğiliminde olması durumunda kaldıracın dengede olduğunu ve kuvvetlerin modüllerinin bu kuvvetlerin kolları ile ters orantılı olduğunu göstermiştir:

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

Kaldıraç dengesinin bu koşulu, MÖ 3. yüzyılda Arşimet tarafından deneysel olarak belirlendi. e.

Bir kaldıracın denge durumunu 11 numaralı laboratuvar çalışmasında deneysel olarak inceleyebilirsiniz.

Bölümler: Fizik

Ders türü: yeni materyal öğrenme dersi

Dersin Hedefleri:

• Eğitici:
  • doğadaki ve teknolojideki basit mekanizmaların kullanımına aşinalık;
  • bilgi kaynaklarını analiz etme becerilerini geliştirmek;
  • kaldıraç dengesi kuralını deneysel olarak oluşturmak;
  • Öğrencilerin deney (deney) yapma ve bunlardan sonuç çıkarma becerilerini geliştirmek.
• Eğitici:
  • incelenen materyale dayanarak gözlemleme, analiz etme, karşılaştırma, genelleme, sınıflandırma, diyagramlar oluşturma, sonuçları formüle etme becerilerini geliştirmek;
  • bilişsel ilgiyi, düşünme bağımsızlığını ve zekayı geliştirmek;
  • yetkin sözlü konuşma geliştirmek;
  • pratik çalışma becerilerini geliştirmek.
• Eğitici:
  • ahlaki eğitim: doğa sevgisi, yoldaşça karşılıklı yardımlaşma duygusu, grup çalışması etiği;
  • Eğitim çalışmalarının organizasyonunda kültürün beslenmesi.

Temel konseptler:

• mekanizmalar
• manivela
• omuz gücü
• engellemek
• geçit
• eğik düzlem
• kama
• vida

Teçhizat: bilgisayar, sunum, bildiriler (çalışma kartları), tripod üzerinde kaldıraç, ağırlık seti, "Mekanik, basit mekanizmalar" konulu laboratuvar seti.

DERSLER SIRASINDA

I. Organizasyon aşaması

1. Selamlama.
2. Devamsızlık yapanların tespiti.
3. Öğrencilerin derse hazır olup olmadıklarının kontrol edilmesi.
4. Sınıfın derse hazırlığının kontrol edilmesi.
5. Dikkatin organizasyonu .

II. Ödev kontrol aşaması

1. Tüm sınıfın ödevlerini tamamladığını ortaya çıkarmak.
2. Çalışma kitabındaki görevlerin görsel kontrolü.
3. Bireysel öğrencilerin görevi tamamlayamamalarının nedenlerini bulmak.
4. Ödevle ilgili sorular.

III. Öğrencileri yeni materyalin aktif ve bilinçli özümsenmesine hazırlama aşaması

“Dünyayı bir kaldıraçla çevirebilirim, yeter ki bana bir dayanak noktası ver”

Arşimet

Bilmeceleri tahmin edin:

1. İki halka, iki uç ve ortada bir çivi. ( Makas)

2. İki kız kardeş sallanıyordu - gerçeği arıyorlardı ve bunu başardıklarında durdular. ( Terazi)

3. Eğilir, eğilir - eve gelecek - uzanacaktır. ( Balta)

4. Bu ne tür bir mucize dev?
Elini bulutlara uzatır
Çalışır:
Bir ev inşa etmeye yardımcı olur. ( Vinç)

– Cevaplara tekrar dikkatlice bakın ve tek kelimeyle isimlendirin. Yunancadan tercüme edilen “silah, makine”, “mekanizmalar” anlamına gelir.

Mekanizma– Yunanca “????v?” kelimesinden – silah, yapı.
Araba- itibaren Latince kelime « makine" – yapı.

– Sıradan bir çubuğun en basit mekanizma olduğu ortaya çıktı. Kim bilir buna ne denir?
– Dersin konusunu birlikte oluşturalım: ….
– Defterlerinizi açın, dersin tarihini ve konusunu yazın: “Basit mekanizmalar. Bir kaldıracın dengesi için koşullar."
– Bugün sınıfta size hangi hedefi koyalım?

IV. Yeni bilginin özümsenmesi aşaması

"Dünyayı bir kaldıraçla döndürebilirim, sadece bana bir dayanak noktası verin" - dersimizin özeti olan bu sözler Arşimed tarafından 2000 yıldan fazla bir süre önce söylendi. Ama insanlar hâlâ onları hatırlıyor ve ağızdan ağza aktarıyor. Neden? Arşimet haklı mıydı?

– Kaldıraçlar eski çağlarda insanlar tarafından kullanılmaya başlandı.
– Sizce bunlar ne için?
– Elbette çalışmayı kolaylaştırmak için.
– Kaldıracı kullanan ilk kişi, yenilebilir kökleri veya köklerin altına saklanan küçük hayvanları bulmak için ağır taşları hareket ettirmek için bir sopa kullanan uzak tarih öncesi atamızdı. Evet, evet, sonuçta etrafında dönebileceği bir dayanak noktası olan sıradan bir çubuk gerçek bir kaldıraçtır.
Antik ülkelerde - Babil, Mısır, Yunanistan - inşaatçıların heykelleri, sütunları ve devasa taşları kaldırırken ve taşırken yaygın olarak kaldıraçlar kullandıklarına dair pek çok kanıt var. O zamanlar kaldıraç kanunu hakkında hiçbir fikirleri yoktu ama kaldıracın ne olduğunu zaten çok iyi biliyorlardı. yetenekli ellerde Ağır bir yükü hafif bir yüke dönüştürür.
Manivela- hemen hemen her şeyin ayrılmaz bir parçasıdır modern araba, makine, mekanizma. Bir ekskavatör bir hendek kazar - kepçeli demir "kolu" bir kaldıraç görevi görür. Sürücü vites kolunu kullanarak aracın hızını değiştirir. Eczacı tozları çok hassas eczane terazilerine asar; bu terazilerin ana kısmı kaldıraçtır.
Bahçede yatak kazarken elimizdeki kürek aynı zamanda bir kaldıraç haline gelir. Her türlü külbütör kolu, kulp ve kapının tamamı kaldıraçtır.

- Basit mekanizmaları tanıyalım.

Sınıf altı deney grubuna ayrılmıştır:

1. eğik bir düzlemi inceliyor.
2. kolu inceler.
Üçüncüsü bloğu inceliyor.
4'üncüsü kapıyı inceliyor.
5'inci kamayı inceliyor.
6. vidayı inceliyor.

Çalışma, çalışma kartında her grup için önerilen açıklamaya göre gerçekleştirilir. ( Ek 1 )

Öğrencilerin cevaplarına göre bir diyagram hazırlıyoruz. ( Ek 2 )

– Hangi mekanizmalarla tanıştınız?
– Basit mekanizmalar ne için kullanılır? ...

Manivela- sabit bir desteğin etrafında dönebilen sert bir gövde. Uygulamada kaldıracın rolü bir sopa, tahta, levye vb. ile oynanabilir.
Kolun bir dayanak noktası ve bir omuzu vardır. Omuz– bu, dayanak noktasından kuvvetin etki çizgisine kadar olan en kısa mesafedir (yani, dayanak noktasından kuvvetin etki çizgisine indirilen dikey).
Tipik olarak kaldıraca uygulanan kuvvetler gövdelerin ağırlığı olarak düşünülebilir. Güçlerden birine direniş gücü, diğerine itici güç diyeceğiz.
Resimde ( Ek 4 ) kuvvetleri dengelemek için kullanılan eşit kollu bir kaldıracı görüyorsunuz. Bu tür bir kaldıraç kullanımına örnek olarak bir ölçek verilebilir. Kuvvetlerden biri iki katına çıkarsa ne olacağını düşünüyorsunuz?
Doğru, terazinin dengesi bozulacak (normal terazide gösteriyorum).
Daha fazla gücü daha az güçle dengelemenin bir yolu olduğunu düşünüyor musunuz?

Arkadaşlar kursa gitmenizi öneririm mini deney Kaldıraç için denge koşulunu türetin.

Deney

Masaların üzerinde laboratuvar kaldıraçları bulunmaktadır. Kolun ne zaman dengeye geleceğini birlikte öğrenelim.
Bunu yapmak için sağ taraftaki kancaya eksenden 15 cm mesafede bir ağırlık asın.

• Kolu bir ağırlıkla dengeleyin. Sol omzunuzu ölçün.
• Kolu dengeleyin, ancak iki ağırlıkla. Sol omzunuzu ölçün.
• Kolu dengeleyin, ancak üç ağırlıkla. Sol omzunuzu ölçün.
• Kolu dengeleyin, ancak dört ağırlıkla. Sol omzunuzu ölçün.

– Hangi sonuçlar çıkarılabilir:

• Daha fazla gücün olduğu yerde, daha az kaldıraç vardır.
• Güç ne kadar arttıysa omuz da o kadar azaldı,

- Hadi formüle edelim kaldıraç dengesi kuralı:

Bir kaldıraca etki eden kuvvetler, bu kuvvetlerin kolları ile ters orantılı olduğunda dengededir.

– Şimdi bu kuralı matematiksel olarak yani formülü yazmaya çalışın:

F 1 l 1 = F 2 l 2 => F 1 / F 2 = l 2 / l 1

Kaldıraç dengesi kuralı Arşimet tarafından kurulmuştur.
Bu kuraldan şu sonuç çıkıyor Bir kaldıraç kullanılarak daha büyük bir kuvveti dengelemek için daha küçük bir kuvvetin kullanılabileceği.

Gevşeme: Gözlerinizi kapatın ve avuç içlerinizle kapatın. Bir beyaz kağıt hayal edin ve üzerine zihinsel olarak adınızı ve soyadınızı yazmaya çalışın. Girişin sonuna bir nokta koyun. Artık harfleri unutun ve yalnızca noktayı hatırlayın. Size yavaş, yumuşak bir sallanma hareketi ile bir yandan diğer yana hareket ediyormuş gibi görünmeli. Rahatladınız... avuçlarınızı kaldırın, gözlerinizi açın, siz ve ben güç ve enerji dolu gerçek dünyaya dönüyoruz.

V. Yeni bilginin pekiştirilmesi aşaması

1. Cümleye devam edin...

• Kol... sabit bir desteğin etrafında dönebilen sert bir gövde
• Kol dengede ise... ona etki eden kuvvetler bu kuvvetlerin kolları ile ters orantılıdır.
• Gücün etkisi... dayanak noktasından kuvvetin etki çizgisine kadar olan en kısa mesafe (yani, dayanak noktasından kuvvetin etki çizgisine düşen dik).
• Güç neyle ölçülür...
• Kaldıraç şu şekilde ölçülür:
• Basit mekanizmalar şunları içerir: kaldıraç ve çeşitleri: – kama, vida; eğik düzlem ve çeşitleri: kama, vida.
• Bunun için basit mekanizmalara ihtiyaç vardır... güç kazanmak için

2. Tabloyu doldurun (kendiniz):

Cihazlardaki basit mekanizmaları bulun

KARŞILIKLI KONTROL

Karşılıklı kontrol sonrasında değerlendirmeyi öz değerlendirme kartına aktarın.

Arşimet haklı mıydı?

Arşimet, bir kişinin kaldıramayacağı kadar ağır bir yük olmadığından emindi - sadece bir kaldıraç kullanması gerekiyor.
Ancak Arşimed insan yeteneklerini abarttı. Eğer Arşimet Dünya'nın kütlesinin bu kadar büyük olduğunu bilseydi, muhtemelen efsanenin kendisine atfettiği şu ünlemden kaçınırdı: "Bana bir dayanak noktası verin, Dünya'yı kaldırayım!" Sonuçta dünyayı sadece 1 cm hareket ettirmek için Arşimet'in elinin 10 18 km yol kat etmesi gerekirdi. Dünya'yı bir milimetre hareket ettirmek için kaldıracın uzun kolunun kısa kolundan 100.000.000.000 trilyon kadar büyük olması gerektiği ortaya çıktı. bir kere! Bu kolun sonu 1.000.000 trilyon yol alacaktır. kilometre (yaklaşık). Ve insanın böyle bir yolu kat etmesi milyonlarca yıl alır!.. Ama bu başka bir dersin konusu.

VI. Öğrencilere ödevlerle ilgili bilgi verme aşaması, ödevin nasıl tamamlanacağına ilişkin talimatlar

1. Özetleme: Derste hangi yeni şeyler öğrenildi, sınıfın nasıl işlediği, hangi öğrencilerin özellikle özenle çalıştığı (notlar).

2. Ödev

Herkes: § 55-56
İlgilenenler için: "Evimdeki basit mekanizmalar" konulu bir bulmaca oluşturun
Bireysel olarak: “Yaban hayatındaki kaldıraçlar”, “Ellerimizin gücü” mesajlarını veya sunumlarını hazırlayın.

- Ders bitti! Elveda, sana en iyi dileklerimle!

Çok eski zamanlardan beri insanlık, fiziksel emeği kolaylaştırmak için tasarlanmış çeşitli mekanizmalar kullanıyor. Bunlardan biri kaldıraçtır. Ne hayal ediyor...

Kol denge durumu. Anların kuralı. Basit mekanizmalar. Sorunlar ve çözümler

Masterweb'den

Çok eski zamanlardan beri insanlık, fiziksel emeği kolaylaştırmak için tasarlanmış çeşitli mekanizmalar kullanıyor. Bunlardan biri kaldıraçtır. Nedir, kullanım fikri nedir ve kaldıracın denge durumu nedir, bu makale tüm bu konuların değerlendirilmesine ayrılmıştır.

İnsanlık kaldıraç ilkesini ne zaman uygulamaya başladı?

Bu soruyu kesin olarak cevaplamak zordur, çünkü basit mekanizmalar eski Mısırlılar ve Mezopotamyalılar tarafından MÖ 3000 gibi erken bir tarihte zaten biliniyordu.

Bu mekanizmalardan biri vinç kolu olarak adlandırılan mekanizmadır. Bir desteğin üzerine yerleştirilmiş uzun bir direkti. İkincisi direğin bir ucuna daha yakın bir yere yerleştirildi. Destek noktasından daha uzakta olan uca bir gemi bağlandı ve diğerinin üzerine bir taş gibi bir karşı ağırlık yerleştirildi. Sistem, yarı dolu bir kapta direğin yatay konumda olmasını sağlayacak şekilde ayarlandı.

Vinç kolu, suyu bir kuyudan, nehirden veya başka bir çöküntüden bir kişinin bulunduğu seviyeye yükseltmeye hizmet ediyordu. Bir kişi, bir kaba küçük bir kuvvet uygulayarak onu bir su kaynağına indirebilir, kabı sıvıyla doldurabilir ve daha sonra karşı ağırlık direğinin diğer ucuna küçük bir kuvvet uygulayarak söz konusu kabı kaldırabilir.

Arşimed Efsanesi ve Gemi

Herkes, eserlerinde sadece basit mekanizmaların (kol, eğimli tahta) çalışma prensibini tanımlamakla kalmayıp aynı zamanda karşılık gelen matematiksel formülleri de veren Syracuse şehrinden antik Yunan filozofu Arşimet'i bilir. Onun şu sözü günümüze kadar meşhur kalmıştır:

Bana bir dayanak ver ve bu dünyayı yerinden oynatayım!

Bildiğiniz gibi kimse ona böyle bir destek sağlamadı ve Dünya yerinde kaldı. Ancak Arşimet'in gerçekte hareket ettirebildiği şey gemiydi. Plutarch'ın efsanelerinden biri ("Paralel Yaşamlar" adlı eser) şunları söylüyor: Arşimet, arkadaşı Siraküza Kralı Hieron'a yazdığı bir mektupta, belirli koşullar altında tek başına istediği kadar ağırlığı taşıyabildiğini söylüyor. Hiero, filozofun bu açıklamasına şaşırdı ve ondan neyden bahsettiğini göstermesini istedi. Arşimet kabul etti. Bir gün Hieron'un rıhtımda bulunan gemisi insanlarla ve suyla dolu varillerle doluydu. Gemiden belli bir mesafede konumlanan filozof, biraz kuvvet uygulayarak halatları çekerek gemiyi suyun üzerine kaldırmayı başardı.

Kol bileşenleri

Rağmen Hakkında konuşuyoruz oldukça basit bir mekanizma olmasına rağmen hala belli bir yapıya sahiptir. Fiziksel olarak iki ana bölümden oluşur: bir direk veya kiriş ve bir destek. Sorunlar ele alınırken direk iki (veya bir) koldan oluşan bir nesne olarak kabul edilir. Omuz, direğin bir taraftaki desteğe göre olan kısmıdır. Kolun uzunluğu, söz konusu mekanizmanın çalışma prensibinde önemli bir rol oynamaktadır.

Hareket halindeki bir kaldıracı göz önüne aldığımızda iki ek unsur ortaya çıkar: uygulanan kuvvet ve buna karşı gelen kuvvet. Birincisi, karşı kuvvet yaratan bir nesneyi harekete geçirmeyi amaçlar.

Fizikte kaldıraç denge koşulu

Bu mekanizmanın yapısına aşina olduktan sonra sunuyoruz. Matematik formülü bunu kullanarak hangi kaldıraç kollarının hangi yönde hareket edeceğini veya tam tersine tüm cihazın hareketsiz kalacağını söyleyebiliriz. Formül şuna benzer:

burada F1 ve F2 sırasıyla etki ve tepki kuvvetlerini, l1 ve l2 ise bu kuvvetlerin uygulandığı kolların uzunluklarını göstermektedir.

Bu ifade, dönme eksenine sahip bir kaldıracın denge koşullarını incelememize olanak sağlar. Yani, eğer l1 kolu l2'den büyükse, F2 kuvvetini dengelemek için daha küçük bir F1 değerine ihtiyaç duyulacaktır. Aksine, eğer l2 > l1 ise, F2 kuvvetine karşı koymak için büyük bir F1 uygulanması gerekli olacaktır. Bu sonuçlara yukarıdaki ifadenin aşağıdaki biçimde yeniden yazılmasıyla ulaşılabilir:

Görüldüğü gibi dengenin oluşması sürecinde yer alan kuvvetler kaldıraç kollarının uzunluğu ile ters orantılıdır.

Kaldıraç kullanırken kazanç ve kayıplar nelerdir?

Yukarıdaki formüllerden önemli bir sonuç çıkar: Uzun bir kol ve düşük kuvvetin yardımıyla devasa kütleli nesneleri hareket ettirebilirsiniz. Bu doğrudur ve çoğu kişi kaldıraç kullanmanın işi kazanmaya yol açacağını düşünebilir. Ama bu doğru değil. İş, yoktan var edilemeyen bir enerji miktarıdır.

Basit bir kolun l1 ve l2 iki koluyla çalışmasını analiz edelim. l2 kolunun ucuna P ağırlığında bir yük yerleştirilsin (F2 = P). Bir kişi diğer kolunun ucuna F1 kuvvetini uyguluyor ve bu yükü h yüksekliğine kaldırıyor. Şimdi her kuvvetin işini hesaplayalım ve elde edilen sonuçları eşitleyelim. Şunu elde ederiz:

F2 kuvveti, h uzunluğundaki dikey bir yol boyunca etki etti, F1 de dikey yol boyunca etki etti, ancak ucu bilinmeyen bir x miktarı kadar hareket eden diğer kola zaten uygulanmıştı. Bunu bulmak için kuvvetler ve kaldıraç kolları arasındaki bağlantının formülünü son ifadeye koymanız gerekir. X'i ifade ederek elimizde:

x = F2 * h / F1 = l1 * h / l2.

Bu eşitlik, l1 > l2 ise F2 > F1 ve x > h yani küçük bir kuvvet uygulayarak büyük ağırlığa sahip bir yükü kaldırabileceğinizi ancak karşılık gelen kaldıraç kolunu (l1) hareket ettirmeniz gerekeceğini gösterir. daha büyük bir mesafe. Tam tersi, eğer l1

Bu nedenle, kaldıraç iş açısından bir kazanç sağlamaz; sadece işin ya daha az uygulanan kuvvet lehine ya da nesnenin daha büyük hareket genliği lehine yeniden dağıtılmasına izin verir. Tartışılan fizik konusunda genel bir felsefi prensip işe yarar: Her kazanç bir miktar kayıpla telafi edilir.

Kaldıraç türleri

Kuvvet uygulama noktalarına ve desteğin konumuna bağlı olarak, bu mekanizmanın aşağıdaki türleri ayırt edilir:

• Birinci tür: dayanak noktası iki kuvvet F1 ve F2 arasındadır, dolayısıyla böyle bir kaldıracın faydasını kolların uzunluğu belirleyecektir. Bir örnek sıradan makastır.
• İkinci tür. Burada işin yapıldığı kuvvet, destek ile uygulanan kuvvet arasında yer alır. Bu tür bir tasarım, her zaman güçte bir kazanç, seyahat ve hızda ise bir kaybın olacağı anlamına gelir. Bunun bir örneği bahçe el arabasıdır.
• Üçüncü tür. Bu basit tasarımda uygulanması gereken son seçenek, uygulanan kuvvetin destek ile karşı kuvvet arasındaki konumudur. Bu durumda yolda kazanç olur ama güç kaybı olur. Bir örnek cımbız olabilir.

Kuvvet momenti kavramı

Mekanikte eksen veya dönme noktası kavramını içeren herhangi bir problem, kuvvetlerin momentleri kuralı kullanılarak ele alınır. Kaldıraç desteği aynı zamanda sistemin etrafında döndüğü bir eksen (nokta) olduğundan, kuvvet momenti de bu mekanizmanın dengesini değerlendirmek için kullanılır. Fizikte kaldıraç ve hareket eden kuvvetin çarpımına eşit bir miktar olarak anlaşılır, yani:

Bu tanım dikkate alındığında kaldıracın denge durumu şu şekilde yeniden yazılabilir:

M1 = M2, burada M1 = l1 * F1 ve M2 = l2 * F2.

M momenti toplanabilirliktir; bu, söz konusu sistem için toplam kuvvet momentinin, ona etki eden tüm Mi momentlerinin olağan şekilde toplanmasıyla elde edilebileceği anlamına gelir. Ancak işaretleri dikkate alınmalıdır (sistemin saat yönünün tersine dönmesine neden olan kuvvet pozitif bir +M momenti yaratır ve bunun tersi de geçerlidir). Bununla birlikte, dengedeki bir kaldıraç için moment kuralı şöyle görünecektir:

M1 ≠ M2 olduğunda kol dengesini kaybeder.

Kaldıraç ilkesi nerede kullanılır?

Antik çağlardan beri bilinen bu basit mekanizmanın kullanımına ilişkin bazı örnekler yukarıda verilmiştir. İşte sadece birkaç ek örnek:

• Pense: Aletin dişlerinin bulunduğu l2 kollarının kısa uzunluğu nedeniyle muazzam kuvvetler oluşturmanıza olanak sağlayan 1. türden bir kol.
• Konserve ve şişe kapağı açacağı: Bu 2. sınıf bir kaldıraçtır, dolayısıyla uygulanan çabadan her zaman kazanç sağlar.
• Olta: oltanın ucunu bir şamandıra, platin ve kanca ile büyük genlikler üzerinde hareket ettirmenize olanak tanıyan 3. türden bir kol. Ağırlığı 0,5 kg'ı geçmese bile balıkçı balığı sudan çıkarmakta zorlandığında güç kaybı hissedilir.

Eklemleri, kasları, kemikleri ve tendonlarıyla insanın kendisi, birçok farklı kaldıracı olan bir sistemin canlı bir örneğidir.

Sorunun çözümü

Basit bir problemi çözmek için makalede tartışılan kaldıraç denge koşulunu kullanıyoruz. Plutarch'ın tanımladığı gibi, Arşimet'in gemiyi kaldırabildiği uca kuvvet uygulayarak kaldıraç kolunun yaklaşık uzunluğunu hesaplamak gerekir.

Bunu çözmek için aşağıdaki varsayımları sunuyoruz: 90 tonluk deplasmana sahip bir Yunan triremini hesaba katıyoruz ve kaldıraç desteğinin kütle merkezinden 1 metre uzakta olduğunu varsayıyoruz. Efsaneye göre Arşimet gemiyi kolayca kaldırabildiğinden, bunun için ağırlığının yarısına eşit, yani yaklaşık 400 N (82 kg'lık bir kütle için) kuvvet uyguladığını varsayacağız. Daha sonra kaldıracın denge koşulunu uygulayarak şunu elde ederiz:

F1 * l1 = F2 * l2 => l1 = F2 * l2 / F1 = m * g * l2 / F1 = 90000 * 9,81 * 1/400 ≈ 2,2 km.

Uygulanan kuvveti Arşimet'in kendi ağırlığına kadar arttırıp desteği iki kat daha yakına getirseniz bile yaklaşık 500 metrelik bir kol uzunluğu elde edersiniz ki bu da büyük bir değerdir. Büyük olasılıkla, Plutarch'ın efsanesi kaldıracın etkinliğini göstermek için yapılan bir abartıdır ve Arşimet aslında gemiyi suyun üzerine kaldırmamıştır.

Kievyan Caddesi, 16 0016 Ermenistan, Erivan +374 11 233 255