Простые механизмы

ПРОСТЫЕ
МЕХАНИЗМЫ

Разработала: Владимирова В. А.Педагог дополнительного образованияГБОУДО ЦДТ Замоскворечье

Простые механизмы

Простые механизмы – это устройства для совершения работы
Простые механизмы используются для преобразования силы

Для получения выигрыша в силе

Для получения выигрыша в силе (выигрыша в пути)

Для изменения направления силы

Простые механизмы

Виды простых механизмов

Рычаг

Наклонная плоскость

блок ворот клин винт

Простые механизмы

Рычаг – это твердое тело,
способное вращаться вокруг
неподвижной опоры.
Рычаг позволяет получить выигрыш
в силе.
Тачка на колесах
представляет
Собой
разновидность
рычага.

Простые механизмы

Вернемся к рычагу.
Рычаг представляет собой твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры.


Плечо силы – это кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила.

Простые механизмы

Условие равновесия рычага
Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил.

Простые механизмы

Блок – деталь в виде колеса с желобом по окружности для веревки, цепи, каната. Применяют в машинах и механизмах для изменения направления действия силы, для получения выигрыша в силе или пути.
Если ось блока закреплена,
то блок не перемещается, и
он называется неподвижным.

Неподвижный блок можно рассматривать как рычаг, вращающийся вокруг точки, лежащей посередине рычага. Плечи такого рычага равны друг другу: ОА = ОВ. В соответствии с условием равновесия рычага приложенные к блоку силы тоже равны: Р = F.
Следовательно, неподвижный
блок не даёт выигрыша в силе,
но он позволяет поднимать груз, прикладывая силу, направленную
не вверх, а вниз, что облегчает перемещение груза.

Чтобы получить выигрыш в силе используют подвижный блок. К нему непосредственно прикрепляется груз, один конец троса закрепляется, а к другому прикладывают
силу и, таким образом, перебирая трос,
поднимают блок с грузом.
В этом случае точкой вращения блока
является точка А.
Плечи действующих сил равны соответственно
: АО и АВ, при этом АВ = 2АО. В соответствии с
условием равновесия рычага: Р = 2F. Таким
образом, подвижный блок даёт выигрыш в силе
в 2 раза: F = P/2.
Измерив расстояние h1, которое проходит
груз, и расстояние h2, на которое перемещается
конец троса, можно обнаружить, что расстояние
h2 = 2h1. Таким образом, подвижный блок
даёт в 2 раза выигрыш в силе и в 2 раза проигрыш в пути. Соответственно, работа Ph1 = Fh2, т.е. А1 = А2.
Подвижный блок, так же как и рычаг, не даёт выигрыша в работе.

Простые механизмы

Много веков назад люди убедились в том, что гораздо легче перемещать тяжелые грузы по наклонной плоскости.

Чтобы поднять ящик вертикально вверх нужно приложить к нему силу, равную его весу Р. Перемещая равномерно ящик по наклонной плоскости, в отсутствие трения прикладывают силу, равную F = Psina, т.е. меньшую веса ящика, но при этом, выигрывая в силе, проигрывают в расстоянии.
При наличии трения перемещение ящика вдоль наклонной плоскости требует совершения большей
работы, чем при его движении
вертикально вверх. В этом случае
говорят о коэффициенте
полезного действия (КПД)
наклонной плоскости.

Он равен отношению полезной работы ко всей совершённой работе: КПД = Ап/Ас·100%,
где Ап —полезная работа,
Ап = mgh;
Ас — совершённая работа при перемещении ящика вдоль наклонной плоскости,
Ас = Fl, где F — приложенная сила, l — длина наклонной плоскости.

Задача 1.

С помощью рычага рабочий поднимает плиту массой 240 кг. Какую силу прикладывает он к большему плечу рычага, равному 2,4 м, если меньшее плечо равно 0,6 м?