Сегодня на уроке: Рычаги в технике и быту

image029.jpg

Естественно, рычаги так же повсеместно распространены и в технике. Самый очевидный пример – рычаг переключения коробки передач в автомобиле. Короткое плечо рычага – та его часть, что вы видите в салоне. Длинное плечо рычага скрыто под днищем автомобиля, и длиннее короткого примерно в два раза. Когда вы переставляете рычаг из одного положения в другое, длинное плечо в коробке передач переключает соответствующие механизмы. Здесь так же очень наглядно можно увидеть, как длина плеча рычага, диапазон его хода и сила, необходимая для его сдвига, соотносятся друг с другом.

 
 

Примером рычага, дающего выигрыш в силе, могут служить ножницы для резки бумаги, кусачки, ножницы для резки металла, лопата.

Рычаги различного вида имеются у многих машин: ручка швейной машины, педали или ручной тормоз велосипеда, клавиши пианино — все это примеры рычагов. Весы — тоже пример рычага.

Примером рычага, дающего проигрыш в силе, является весло. Это необходимо для получения выигрыша в расстоянии. Чем длиннее часть весла опускаемого в воду, тем больше его радиус вращения и скорость движения.

Таким образом, мы можем убедиться в том, что механизм рычага очень широко распространен как в нашем повседневном быту, и в различных механизмах.

Мы вправе без преувеличения сказать, что каждый человек го­раздо сильнее самого себя, т. е. что наши мускулы развивают си­лу, значительно большую той, ко­торая проявляется в наших дей­ствиях.

Целесообразно ли такое устрой­ство? На первый взгляд как будто нет,— мы видим здесь потерю си­лы, ничем не вознаграждаемую. Од­нако вспомним старинное «золотое правило» механики: что теряется в силе, выигрывается в перемеще­нии. Тут и происходит выигрыш в скорости: наши руки движутся в 8 раз быстрее, чем упра­вляющие ими мышцы. Тот способ прикрепления мускулов, который мы видим у животных, обеспечивает конечностям проворство движений, более важное в борьбе за существо­вание, нежели сила. Мы были бы крайне медлительными существами, если бы наши руки и ноги не были устроены по этому принципу.

<center>640-1.png</center>

Рычаги в технике, быту и природе.

Правило рычага (или правило моментов) лежит в основе действия различного рода инструментов и устройств, применяемых в технике и быту там, где требуется выигрыш в силе или в пути.

Выигрыш в силе мы имеем при работе с ножницами. Ножницы — это рычаг (рисунок 1), ось вращения которого, происходит через винт, соединяющий обе половины ножниц. Действующей силой F1 является мускульная сила руки человека, сжимающего ножницы. Противодействующей силой F2 — сила сопротивления такого материала, который режут ножницами. В зависимости от назначения ножниц их устройство бывает различным. Конторские ножницы, предназначенные для резки бумаги, имеют длинные лезвия и почти такой же длины ручки. Для резки бумаги не требуется большой силы, а длинным лезвием удобнее резать по прямой линии.

Ножницы для резки листового металла (рисунок 2) имеют ручки гораздо длиннее лезвий, так как сила сопротивления металла велика и для ее уравновешивания плечо действующей силы приходится значительно увеличивать. Еще больше разница между длиной ручек и расстоянии режущей части и оси вращения в кусачках (рисунок 3), предназначенных для перекусывания проволоки.

Рычаги различного вида имеются у многих машин. Ручка швейной машины, педали или ручной тормоз велосипеда, педали автомобиля и трактора, клавиши пианино — все это примеры рычагов, используемых в данных машинах и инструментах.

Примеры применения рычагов — это рукоятки тисков и верстаков, рычаг сверлильного станка и т. д.

На принципе рычага основано действие и рычажных весов (рисунок 4). Учебные весы, изображенные на рисунке 5, вы уже знаете по параграфу «Масса», действуют как равноплечий рычаг. В десятичных весах (рисунок 6) плечо, к которому подвешена чашка с гирями, в 10 раз длиннее плеча, несущего груз. Это значительно упрощает взвешивание больших грузов. Взвешивая груз на десятичных весах, следует умножить массу гирь на 10.

Устройство весов для взвешивания грузовых вагонов автомобилей также основано на правиле рычага.

Рычаги встречаются также в разных частях тела животных и человека. Это, например, руки, ноги, челюсти. Много рычагов можно найти в теле насекомых (прочитав книгу про насекомых и строение их тела), птиц, в строении растений.

Применение закона равновесия рычага к блоку.

Блок представляет собой колесо с желобом, укрепленное в обойме. По желобу блока пропускается веревка, трос или цепь.

Неподвижным блоком называется такой блок, ось которого закреплена, и при подъеме грузов не поднимается и не опускается (рисунок 7).

Неподвижный блок можно рассматривать как равноплечий рычаг, у которого плечи сил равны радиусу колеса (рис): ОА = ОВ = r. Такой блок не дает выигрыша в силе. (F1 = F2), но позволяет менять направление действие силы.

Подвижный блок — это блок. ось которого поднимается и опускается вместе с грузом (рисунок 8). На рисунке показан соответствующий ему рычаг: О — точка опоры рычага, ОА — плечо силы Р и ОВ — плечо силы F. Так как плечо ОВ в 2 раза больше плеча ОА, то сила F в 2 раза меньше силы Р:

F = P/2.

Таким образом, подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза.

Это можно доказать и пользуясь понятием момента силы. При равновесии блока моменты сил F и Р равны друг другу. Но плечо силы F в 2 раза больше плеча силы Р, то сама сила F в 2 раза меньше силы Р.

Обычно на практике применяют комбинацию неподвижного блока с подвижным (рисунок 9). Неподвижный блок применяется только для удобства. Он не дает выигрыша в силе, но изменяет направление действия силы, например позволяет поднимать груз, стоя на земле.

Опубликовано 22.05.2016 — 13:40 —

Рычаги в природе, быту и технике

Скачать:

Вложение Размер
x-office-document.pngdoklad_7_klassa-_rychagi.doc 36 КБ

Предварительный просмотр:

Школа п.Третий решающий

Доклад

по дисциплине: «Физика»

на тему:«Рычаги в природе, быту и технике»

Выполнил:

ученик_7__ класса

Толоконникова Владимира

Проверил:Олейников Николай

Викторович

__________________________

Рычаги в природе, быту и технике

Рычаг — один из наиболее распространенных и простых типов механизмов в мире, присутствующий как в природе, так и в рукотворном мире, созданном человеком.

Тело человека как рычаг

К примеру, скелет и опорно-двигательная система человека или любого животного состоит из десятков и сотен рычагов. Взглянем на локтевой сустав. Лучевая и плечевая кости соединятся вместе хрящом, к ним так же присоединяются мышцы бицепса и трицепса. Вот мы и получаем простейшие механизмы рычага.

Если вы держите в руке гантель весом в 3 кг, какое усилие при этом развивает ваша мышца? Место соединения кости и мышцы делит кость в соотношении 1 к 8, следовательно, мышца развивает усилие в 24 кг! Получается, мы сильнее самих себя. Но рычажная система нашего скелета не позволяет нам в полной мере использовать нашу силу.

Наглядный пример более удачного применения преимуществ рычага в скелетно-мышечной системе организма обратные задние колени у многих животных (все виды кошек, лошади, и т.д.).

Их кости длиннее наших, а особое устройство их задних ног позволяет им гораздо эффективнее использовать силу своих мышц. Да, несомненно, их мышцы гораздо сильнее чем у нас, но и вес их больше на порядок.

Средне-статистическая лошадь весит около 450 кг, и при этом может легко прыгнуть на высоту около двух метров. Нам же с вами, чтобы выполнить такой прыжок, надо быть мастерами спорта по прыжкам в высоту, хотя мы весим в 8-9 раз меньше, чем лошадь.

Раз уж мы вспомнили о прыжках в высоту, рассмотрим варианты применения рычага, которые придуман человеком. Прыжки в высоту с шестом очень наглядный пример.

При помощи рычага длинной около трех метров (длинна шеста для прыжков в высоту около пяти метров, следовательно, длинное плечо рычага, начинающееся в месте перегиба шеста в момент прыжка, составляет около трех метров) и правильного приложения усилия, спортсмен взлетает на головокружительную высоту до шести метров.

Рычаг в быту

Рычаги так же распространены и в быту. Вам было бы гораздо сложнее открыть туго завинченный водопроводный кран, если бы у него не было ручки в 3-5 см, которая представляет собой маленький, но очень эффективный рычаг.

То же самое относится к гаечному ключу, которым вы откручиваете или закручиваете болт или гайку. Чем длиннее ключ, тем легче вам будет открутить эту гайку, или наоборот, тем туже вы сможете её затянуть.

При работе с особо крупными и тяжелыми болтами и гайками, например при ремонте различных механизмов, автомобилей, станков, используют гаечные ключи с рукояткой до метра.

Другой яркий пример рычага в повседневной жизни самая обычная дверь. Попробуйте открыть дверь, толкая её возле крепления петель. Дверь будет поддаваться очень тяжело. Но чем дальше от дверных петель будет располагаться точка приложения усилия, тем легче вам будет открыть дверь.

Рычаги в технике

Естественно, рычаги так же повсеместно распространены и в технике. Самый очевидный пример рычаг переключения коробки передач в автомобиле. Короткое плечо рычага та его часть, что вы видите в салоне.

Длинное плечо рычага скрыто под днищем автомобиля, и длиннее короткого примерно в два раза. Когда вы переставляете рычаг из одного положения в другое, длинное плечо в коробке передач переключает соответствующие механизмы.

Здесь так же очень наглядно можно увидеть, как длина плеча рычага, диапазон его хода и сила, необходимая для его сдвига, соотносятся друг с другом.

Например, в спортивных автомобилях, для более быстрого переключения передач, рычаг обычно устанавливают короткий, и диапазон его хода так же делают коротким.

Однако, в этом случае водителю необходимо прилагать больше усилий, чтобы переключить передачу. Напротив, в большегрузных автомобилях, где механизмы сами по себе тяжелее, рычаг делают длиннее, и диапазон его хода так же длиннее, чем в легковом автомобиле.

Таким образом, мы можем убедиться в том, что механизм рычага очень широко распространен как в природе, так и в нашем повседневном быту, и в различных механизмах.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

picture-253152-1368098535.jpgтехнологическая карта открытого урока по теме «Рычаги»

Этот урок проводился с применением ИКТ. На столах учащихся компьютеры с интерактивным приложением «Интерактивная физика». Учащиеся наблюдают и проводям эксперимент с интерактивными моделями. Вначале у…

Урок – путешествие «В гости, к дедушке» по теме «Рычаги в технике, быту и природе» Физика 7 класс

Урок-путешествие В»гости, к дедушке» проводится по теме «Рычаги в технике, быту и природе» по физике в 7 классе. Мотивация изучения темы и актуальность темы происходит при инсценировке русской народно…

picture-980115-1512511725.jpgЗадания для проверки темы «Рычаги и блоки» (7 класс)

В документе представлены два варианта заданий для проверки темы «Рычаги и блоки». В каждом варианте 4 задания, два из которых — задачи….

picture-360268-1386091415.jpgОткрытый урок в 7 классе по теме» Рычаг»

Представлена презентация к открытому уроку  в 7 классе по теме » Рычаг&quot…

Тест физика 7 класс по темам «Рычаг. Блок. «Золотое» правило механики. Равновесие тел»»

Вопросы теста взяты из ФГОС УМК О.И.Чеботарева Тесты по физике. К учебнику А.В. Перышкина «Физика 7 класс&quot…

Докладна тему: «Развитие познавательного интереса и творчества на уроках технологии».

Докладна тему: «Развитие познавательного интереса и творчества на уроках технологии»….

Тест по теме Рычаги и простые механизмы

Тест по теме Рычаги и простые механизмы…

  • Мне нравится

  Использование рычага для получения бо́льшего усилия на коротком плече, за счёт приложения меньшей силы на длинном.

Рыча́г — простейший механизм, представляющий собой балку, вращающуюся вокруг точкиопоры.

Общие сведения

Рычаг относится к простейшим механизмам. Представляет собой жёсткую балку, имеющую возможность вращаться вокруг точки опоры (подвеса). Части балки от точки опоры до точки приложения сил, называют плечами рычага. Относительно точки опоры, места приложения сил могут быть по разные стороны (рычаг I рода) или с одной стороны (рычаг II рода)[1].

Рычаг используется для создания большего усилия на коротком плече с помощью меньшего усилия на длинном плече (или для получения большего перемещения на длинном плече с помощью меньшего перемещения на коротком плече). Сделав плечо рычага достаточно длинным, теоретически, можно развить любое усилие.

Частными случаями рычага являются также два других простейших механизма: Дифференциальный ворот и Блок.

История

Человек стал использовать рычаг ещё в доисторические времена, интуитивно понимая его принцип. Такие инструменты, как мотыга или весло, применялись, чтобы уменьшить силу, которую необходимо было прикладывать человеку. В пятом тысячелетии до нашей эры в Месопотамии применялись весы, использовавшие принцип рычага для достижения равновесия.[2][3] Позже, в Греции, был изобретён безмен, позволивший изменять плечо приложения силы, что сделало использование весов более удобным. Около 1500 года до н. э. в Египте и Индии появляется шадуф (колодец с «журавлём»), прародитель современных кранов, устройство для поднимания сосудов с водой.[4]

Гравюра из «Журнала механики», изданного в Лондоне в 1842 году, изображающая Архимеда, переворачивающего Землю с помощью рычага.

Неизвестно, пытались ли мыслители тех времён объяснить принцип работы рычага. Первое письменное объяснение дал в III веке до н. э. Архимед, связав понятия силы, груза и плеча. Закон равновесия, сформулированный им, используется до сих пор и звучит как: «Усилие, умноженное на плечо приложения силы, равно нагрузке, умноженной на плечо приложения нагрузки, где плечо приложения силы — это расстояние от точки приложения силы до опоры, а плечо приложения нагрузки — это расстояние от точки приложения нагрузки до опоры». По легенде, осознав значение своего открытия, Архимед воскликнул: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю!»[4].

В современном мире принцип действия рычага используется повсеместно. Практически любой механизм, преобразующий механическое движение, в том или ином виде использует рычаги. Подъёмные краны, двигатели, плоскогубцы, ножницы, а также тысячи других механизмов и инструментов используют рычаги в своей конструкции.

Принцип действия

Схема рычага. В равновесии <math><semantics><mrow><mstyle><msub><mi>F</mi><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><msub><mi>D</mi><mrow><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>F</mi><mrow><mn>2</mn></mrow></msub><msub><mi>D</mi><mrow><mn>2</mn></mrow></msub></mstyle></mrow><annotation>{displaystyle F_{1}D_{1}=F_{2}D_{2}}</annotation></semantics></math>Составной рычаг в общем случае, состоящий из n простых рычагов</span>

Такой же подход решения можно применять и для более сложной системы, состоящей, в общем случае из n рычагов. В этом случае в системе будет присутствовать 2n плеч. Передаточное отношение для такой системы будет вычисляться по формуле:

<math><semantics><mrow><mstyle><msub><mi>i</mi><mrow><mi>C</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mrow><mfrac><msub><mi>F</mi><mrow><mi>R</mi><mn>1</mn></mrow></msub><msub><mi>F</mi><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>1</mn><mo>)</mo><mo>−</mo><mi>P</mi></mrow></msub></mfrac></mrow><mo>=</mo><mrow><mfrac><msub><mi>F</mi><mrow><mi>R</mi><mn>1</mn></mrow></msub><msub><mi>F</mi><mrow><mn>23</mn></mrow></msub></mfrac></mrow><mo>⋅</mo><mrow><mfrac><msub><mi>F</mi><mrow><mn>23</mn></mrow></msub><msub><mi>F</mi><mrow><mn>45</mn></mrow></msub></mfrac></mrow><mo>⋅</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>⋅</mo><mrow><mfrac><msub><mi>F</mi><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>2</mn><mo>)</mo><mo>−</mo><mo>(</mo><mn>2</mn><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></msub><msub><mi>F</mi><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>1</mn><mo>)</mo><mo>−</mo><mi>P</mi></mrow></msub></mfrac></mrow><mo>=</mo><mrow><mfrac><msub><mi>B</mi><mrow><mn>2</mn></mrow></msub><msub><mi>B</mi><mrow><mn>1</mn></mrow></msub></mfrac></mrow><mo>⋅</mo><mrow><mfrac><msub><mi>B</mi><mrow><mn>4</mn></mrow></msub><msub><mi>B</mi><mrow><mn>3</mn></mrow></msub></mfrac></mrow><mo>⋅</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>.</mo><mo>⋅</mo><mrow><mfrac><msub><mi>B</mi><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mi>n</mi><mo>)</mo></mrow></msub><msub><mi>B</mi><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mi>n</mi><mo>−</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></msub></mfrac></mrow></mstyle></mrow><annotation>{displaystyle i_{C}={frac {F_{R1}}{F_{(2n-1)-P}}}={frac {F_{R1}}{F_{23}}}cdot {frac {F_{23}}{F_{45}}}cdot …cdot {frac {F_{(2n-2)-(2n-1)}}{F_{(2n-1)-P}}}={frac {B_{2}}{B_{1}}}cdot {frac {B_{4}}{B_{3}}}cdot …cdot {frac {B_{(2n)}}{B_{(2n-1)}}}}</annotation></semantics></math> Эта страница в последний раз была отредактирована 3 марта 2021 в 16:20.

Используемые источники:

  • https://studopedia.ru/8_75905_prostie-mehanizmi-v-zhivoy-prirode.html
  • http://odealnn.webfactional.com/lesson/rychagi_v_tehnike
  • https://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2016/05/22/doklad-na-temu-rychagi
  • https://wiki2.org/ru/рычаг

</table>