|
Название простого механизма |
Чертёж-схема |
Описание «правило равновесия» |
Определения выигрыша в работе |
|
рычаг |
Рис.131
|
Уравновесив на рычаге разные по модулю силы F1 и F2 приведем рычаг в движение. F1*l1=F2*l2 Оказывается, что за одно и то же время точка Б — точка приложения меньшей силы F2 проходит больший путь s2, а точка приложения большей силы Ft — меньший путь s1. |
что пути, пройденные точками приложения сил на рычаге, обратно пропорциональны силам. Этот факт можно записать в виде соотношения:
Из этого выражения следует, что, действуя на длинное плечо рычага, мы выигрываем в силе, но при этом во столько же раз проигрываем в пути. Из этого же выражения следует, что F1s1 = F2s2, т.е. A1 = А2, так как произведение силы на путь есть работа.
|
|
Неподвижный блок |
|
Неподвижный блок представляет собой рычаг с одинаковыми плечами, равными радиусу блока: OA = ОБ = r. Такой блок не дает выигрыша в силе (Р = F), но позволяет менять ее направление действия. |
Не дает выигрыша в работе и неподвижный блок, в чем легко убедиться на опыте. Пути, проходимые точками приложения сил Р и F, одинаковы, одинаковы и силы, а значит, одинаковы и работы этих сил. |
|
Подвижный блок |
Рис. 133
|
В этих случаях ось блока поднимается и опускается вместе с грузом, что является характерным для подвижных блоков. Движение подвижного блока можно сопоставить с движением колеса по ровной поверхности. Поступательное движение колеса можно представить как его непрерывное вращение вокруг оси О (точки опоры), которое в каждое новое мгновение времени будет смещаться по этой поверхности. Эта точка называется мгновенной осью вращения колеса. Аналогично и для подвижного блока — рычага: О — точка опоры рычага (мгновенная ось вращения), Так как плечо ОБ в два раза больше плеча OA, то сила F в 2 раза меньше силы Р:
Таким образом, подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза.
|
Не дает выигрыша в работе и подвижный блок. Можно измерить работы, совершаемые с помощью подвижного блока и сравнить их между собой. Проведем опыт. Поднимем с помощью подвижного блока груз на высоту h. Динамометр при этом придется переместить уже на высоту 2h. Показания динамометра будут в 2 раза меньше силы тяжести груза. Таким образом, получая выигрыш в силе в 2 раза, мы проигрываем в 2 раза в пути. Отсюда следует, что подвижный блок не дает выигрыша в работе.
|
|
Наклонная плоскость |
|
Даёт выигрыш в силе с увеличением угла наклона, т.е. меньше подъёмная сила. |
Работа силы тяжести будет зависеть от косинуса угла наклона плоскости. Чем больше угол наклона, тем эта величина меньше. Следовательно наклонная плоскость не даёт выигрыша в работе. |
ВЫВОД. Опыт показывает, что ни один механизм не дает выигрыша в работе. Механизмы применяют в технике, чтобы выиграть в силе или в пути. Уже древним ученым было известно «золотое правило» механики, применимое ко всем механизмам: во сколько раз выигрываем в силе, столько раз проигрываем в расстоянии.
Центр тяжести тела. Центры тяжести различных твердых тел. Л.Р. № 13 «Определение центра тяжести плоской пластины» .
Цель работы. Нахождение экспериментальным способом центра тяжести тела.
Оборулование: картонная пластина с тремя отверстиями, штатив, стержень, отвес, карандаш.
ЗАДАНИЕ. Найдите положение центра тяжести картонной пластины.
Содержание работы
Точка, к которой приложена равнодействующая всех сил тяжести, действующих на частицы тела, называется центром тяжести тела. В однородных телах положение центра тяжести совпадает с геометрическим центром тела. Сила тяжести всегда приложена в центре тяжести тела и направлена к центру Земли.
На картонную пластину, надетую на стержень, действуют сила упругости Fe, приложенная к точке подвеса А, и силы тяжести, приложенные к каждой точке пластины. Если пластина неподвижна, это значит, что равнодействующая FT всех сил тяжести тела равна по модулю и направлена противоположно силе упругости Fупр, приложенной к точке подвеса A (рис. 13.1).
Центр тяжести (точка приложения равнодействующей всех сил тяжести тела) лежит на отвесной прямой, проходящей через точку А.
|
|
|
|
|
Рис. 13.1 |
Для нахождения положения центра тяжести необходимо при двух разных равновесных положениях картонной пластины на стержне определить с помощью отвеса направления прямых, проходящих через центр тяжести (рис. 13.2,13.3).
Точка О пересечения этих прямых является центром тяжести тела.
Порядок выполнения работы
1. Наденьте картонную пластину любым отверстием на стержень (рис. 13.2). Вплотную к пластине подвесьте отвес. Отметьте на пластине точку В пересечения отвеса и края пластины. Снимите пластину и проведите карандашом прямую АВ.
2. Повторите опыт, подвесив пластину на стержень вторым отверстием (рис. 13.3).На пересечении двух прямых отметьте центр тяжести пластины точкой О.
3. Проведите контрольный опыт, используя для подвеса пластины третье отверстие. Отвес должен проходить через найденный центр тяжести.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что называется центром тяжести?
2. Почему пластина, подвешенная на стержень, находится в состоянии покоя?
3. 
Какие силы действуют на подвешенную
пластину в положении равновесия?
4. Как изобрести бумеранг?
Бумера́нг — деревянная метательная палица. Некоторые виды обладают особой аэродинамической формой, которая позволяет повышать дальность броска и/или способствует возвращению к месту запуска. В прошлом — боевое и охотничье оружиев Древнем Египте, Южной Индии, Юго-Восточной Азии, Индонезии (Полинезии), Африке, Северной Америке, на Урале, в Европе. У австралийских аборигенов распространены возвращающиеся бумеранги, представляющие собой изогнутую пластину с нижней плоской поверхностью и верхней — выпуклой. Сейчас бумеранг используется для оттачивания ловкости рук и просто для развлечения.
Бумеранг широко известен в силу своего свойства возвращаться назад, к месту, с которого был произведён бросок. В действительности этим свойством обладают далеко не все бумеранги — только возвращающиеся, да и реализуется оно только при надлежащем умении и с непременным учётом силы и направления ветра.
|
|
|
Простейший бумеранг можно выпилить из листа фанеры толщиной 8 мм. Для этого на лист наносится сетка. Размер ее ячеек 50x50 мм. На сетку переносится рисунок и наносятся линии контрольных сечений. Вырезается с помощью лобзи- |
|
ка, и круглым драчевым напильником на ней пропиливаются углубления в соответствии с изображенными на рисунке сечениями. Затем деталь. обрабатывается рубанком, рашпилем, напильником и шкуркой, окрашивается. Сверху на рисунке показано, как запускать бумеранг и как его ловить, когда он вернется обратно. В центре — наиболее простая траектория полета. |
Скачано с www.znanio.ru
Название простого механизма
Подвижный блок Рис. 133
Центр тяжести тела. Центры тяжести различных твердых тел
Бумера́нг — деревянная метательная палица
© ООО «Знанио»
С вами с 2009 года.
