Лисицын Ю.И.
Учитель физики
Приспособления, служащие для преобразования силы, называют простыми механизмами.
Основное назначение простых механизмов:
- Изменить силу по величине (увеличить или уменьшить).
- Изменить направление действия силы.
- Изменить силу по величине и направлению.
Клин
- одна из разновидностей простого механизма под названием " наклонная плоскость ".
Второй разновидностью наклонной плоскости является винт.
Поворачивая рукоятку отвертки по часовой стрелке, мы вызываем продвижение винта шурупа вниз. Другими словами, происходит преобразование движения: вращательное движение шурупа приводит к его поступательному движению .
Простые механизмы
Рычаг
Блок
Ворот
Клин
Винт
Еще до Нашей Эры люди начали применять рычаги в строительном деле.
Рычагом называют твердое тело, которое может вращаться вокруг некоторой оси.
Рычаг- тело, которое может вращаться вокруг неподвижной оси.
Плечо силы
Плечо силы
Взгляните на рисунок. У первого рычага плечо левой силы в 2 раза больше плеча правой силы, следовательно, и правая сила в два раза больше левой силы. У второго рычага плечо правой силы в 1.5 раза больше плеча левой силы, то есть во столько же раз, во сколько левая сила больше правой силы
Итак, при равновесии на рычаге двух сил большая из них всегда имеет меньшее плечо и наоборот.
Ось закреплена
и при подъёме грузов
остаётся на месте
Ось блока поднимается
и опускается
вместе с грузом
l
l
l
l
У них тяжелый труд:
все время что-то жмут.
Две сестры качались,
правды добивалась,
А когда добились,
то остановились.
Смотрите, мы раскрыли пасть,
В неё бумагу можно класть:
Бумага в нашей пасти
Разделится на части.
Слайд 2
Бывают ситуации, когда приходится приподнимать какой-либо тяжелый предмет, например шкаф. Зачастую человеческой силы для этого недостаточно. Но не беда: можно подсунуть под край шкафа крепкую палку, и шкаф будет приподнят без особого труда.
Слайд 3
Не всегда удается раздавить скорлупу ореха. И это не проблема – есть специальные щипцы для орехов, с их помощью можно легко справиться с этой задачей. Если у человека не хватает силы сделать ту или иную работу, он берет в руки какое-либо приспособление, и непосильная работа сразу становится ему по плечу.
Слайд 4
Простыми механизмами (греч. «механэ» – машина, орудие) называют приспособления, служащие для преобразования силы. В большинстве случаев простые механизмы применяют для того, чтобы получить выигрыш в силе, т. е. увеличить силу, действующую на тело, в несколько раз. Блок Ворот Рычаг Наклонная плоскость Клин Винт Простые механизмы
Слайд 5
Рычаг – твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры. Колесо – тоже рычаг, так как это твердое тело, вращающееся вокруг оси. Рычаг Линией действия силы называется прямая, проходящая через вектор силы. Кратчайшее расстояние от оси рычага до линии действия силы называется плечом силы.
Слайд 6
На рисунке слева рычагом является педаль. Ось ее вращения проходит через точку О. К педали приложены две силы: F1 – сила, с которой нога давит на педаль и F2 – сила упругости натянутого троса, прикрепленного к педали. Проведя через вектор F1 линию действия силы (изображена голубым цветом) и опустив на нее перпендикуляр из т. О, мы получим отрезок ОА – плечо силы F1. С силой F2 дело обстоит еще проще: линию ее действия можно не проводить, так как вектор этой силы расположен более удачно. Опустив из т. О перпендикуляр на линию действия силы F2, получим отрезок ОВ – 2 плечо этой силы.
Слайд 7
Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил. У первого рычага плечо левой силы в 2 раза больше плеча правой силы, следовательно, и правая сила в два раза больше левой силы. У второго рычага плечо правой силы в 1.5 раза больше плеча левой силы, то есть во столько же раз, во сколько левая сила больше правой силы. Итак, при равновесии на рычаге двух сил большая из них всегда имеет меньшее плечо и наоборот.
Слайд 8
При помощи рычага можно маленькой силой уравновесить большую силу. Рассмотрим, например, подъем ведра из колодца. Рычагом является колодезный ворот – бревно с прикрепленной к нему изогнутой ручкой. Ось вращения ворота проходит сквозь бревно. Меньшей силой служит сила руки человека, а большей силой – сила, с которой ведро и свисающая часть цепи тянет вниз. Ворот.
Слайд 9
Блок Блок – простое механическое устройство, позволяющее изменять силу. Неподвижный блок имеет закреплённую ось и предназначен для перенаправления силы. Неподвижный блок употребляется для подъема небольших грузов или для изменения направления силы. Не дает выигрыша в силе.
Слайд 10
Подвижный блок имеет свободную ось и предназначен для преобразования сил (для подъема больших грузов, чем предыдущий). Изменяет направление силы. При отсутствии сил трения дает выигрыш в силе в 2 раза.
Слайд 11
Вкатывая бочки по наклонной плоскости, люди прикладывают меньшую силу, чем если бы они поднимали бочки на веревках. Другими словами, силы, прикладываемые людьми, меньше веса бочек. При отсутствии сил трения наклонная плоскость дает выигрыш в силе во столько раз, во сколько длина больше высоты наклонной плоскости. Наклонная плоскость h L mg F
Слайд 12
Клин – одна из разновидностей простого механизма под названием «наклонная плоскость». Ее применяют, чтобы получить выигрыш в силе, то есть при помощи меньшей силы противодействовать большей силе.
Слайд 13
Винтявляетсявторой разновидностью наклонной плоскости. Поворачивая рукоятку штопора по часовой стрелке, мы вызываем продвижение винта штопора вниз. Другими словами, происходит преобразование движения: вращательное движение штопора приводит к его поступательному движению.
Слайд 14
Действуя на длинное плечо силы, мы выигрываем в силе, но при этом во столько же раз проигрываем в расстоянии, поэтому при использовании простых механизмов выигрыша в работе не получается, так как произведение силы F на путьsесть работа. Работы, совершаемые силами, приложенными к простому механизму, равны друг другу:F1s1=F2s2 А1=А2 «Золотое правило» механики
Вопросы по повторению:
1. Что такое сила?
2. Назовите какие вы знаете силы?
3. Как называется прибор для измерения силы?
4. Что в физике называют работой?
5. Какая формула работы?
6. В каких единицах измеряется работа?
7. Что такое мощность?
8. Какая формула мощности?
9. В каких единицах измеряется мощность?
Загадка 1:
Длинной шеей поверчу,
Груз тяжёлый подхвачу,
Где прикажут, положу,
Человеку я служу.
Загадка 2:
Замечательный дружище: деревянная ручища
Да железный обушок, закалённый гребешок.
Он у плотников в почёте-каждый день с ним на работе.
Загадка 3:
Зубасты, а не кусаются.
Загадка 4:
Смотрит, мы раскрыли пасть,
В нее бумагу можно класть:
Бумага в нашей пасти
Разделится на части.
Загадка 5:
Два братца пошли в воду купаться, два купаются, а один на берегу валяется.
Загадка 6:
Ей набили мясом рот,
И она его жуёт,
Жуёт, жуёт и не глотает –
В тарелку отправляет.
Загадка 7
Ведёрко звонко, спускаясь, скачет,
А поднимаясь - скрипит и плачет.
В глубокой шахте вода хранится,
Чтоб летом знойным ты мог напиться.
Загадка 8
Сам худ, а голова с пуд.
Простые механизмы
Подготовила: учитель физики
МБОУ «СШ №13 города Евпатории» Швайко Л.А.
Простые механизмы
С незапамятных времен люди используют для совершения механической работы различные приспособления. С помощью рычагов 3тыс. лет назад при строительстве пирамиды Хеопса в Древнем Египте передвигали и поднимали плиты массой 2.5 тонн на высоту до 147 метров.
Простыми механизмами называют приспособления, служащие для преобразования силы.
К простым механизмам относятся: рычаг и его разновидности- блок, ворот; наклонная плоскость и ее разновидности - клин, винт.
В большинстве случаев простые механизмы применяют для того, чтобы получить выигрыш в силе, т. е. увеличить силу, действующую на тело, в несколько раз.
Простые механизмы
Наклонная плоскость
неподвижный
подвижный
Задание №1 «Силач»
Может ли человек удержать на весу 5тонн? Можно ли рукой расплющить железо? Может ли ребёнок оказать противодействие силачу? С помощью какого механизма можно это сделать?
Рычаг представляет собой твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры.
Точка О – точка опоры, расположена между точками приложения сил.
Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы.
Условие равновесия рычага
Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил
Задача №1:
К концам горизонтального рычага приложены вертикальные силы 2 и 18 Н, который находится в равновесии. Чему равен выигрыш в силе рычага?
Задание №2 «Строитель»
Как поднять на крышу 9-этажного дома покрытие для неё? С помощью каких механизмов это можно сделать?
Блок представляет собой колесо с желобом, укрепленное в обойме. По желобу блока пропускают веревку, трос или цепь.
Неподвижный блок - блок, ось которого закреплена и при подъеме грузов не поднимается и не опускается .
ОА = R = плечо силы F 1
ОВ = R= плечо силы F 2
ОВ = 2R= плечо силы F
ОА = R= плечо силы Р
Подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза.
F 1 s 1 = F 2 s 2
Задача №2:
С помощью подвижного блока груз подняли на высоту 1,5 м, на какую длину при этом был вытянут свободный конец верёвки?
Чтобы при помощи подвижного блока поднять груз на высоту h , надо конец веревки, к которому прикреплен динамометр переместить на высоту 2 h=2∙1,5=3 м.
Задача №3:
Рабочий, с помощью подвижного блока, поднял груз на высоту 7 м, прилагая к свободному концу верёвки силу 160 Н. Какую работу он совершил?
Задание №3 «Ловкач»
Как без крана и других подъёмных машин поднять на кузов грузовика бочку с гвоздями? Как дубовую чурку разделить на две части? Как откачивают воду из судов, получивших пробоину? С помощью каких механизмов это можно сделать?
Задача №4:
Тележку поднимают по наклонной плоскости, длина которой 3 м, а высота 1,5 м. Найти выигрыш в силе наклонной плоскости?
Задания для самоконтроля:
1. Как называются приспособления, служащие для преобразования силы?
2. Какие простые механизмы используются в повседневной жизни?
3. Какие простые механизмы применяли в Египте для строительства пирамид?
4. Как называется твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной оси?
5. Как называется кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила?
6. Запишите в виде формулы условие равновесия рычага.
7. Кем было установлено это правило?
8. Для какие целей применяется неподвижный блок?
9. Для каких целей применяется подвижный блок?
10. Почему ручку располагают у края двери?
Домашнее задание:
- Заполнить таблицу:
Применение простых механизмов
в животном мире
в растительном
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
ПРОСТЫЕ МЕХАНИЗМЫ. Д/ з п. 55,56,57 Простые механизмы- приспособления, служащие для преобразования силы. рычаг рычаг рычаг блок Наклонная плоскость
Простые механизмы применяют для того, чтобы получить выигрыш в силе или в пути. «Золотое правило» механики: ни один из механизмов не дает выигрыша в работе. Во сколько раз выигрываем в силе, во столько раз проигрываем в расстоянии.
Архимед «Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю!» Для подъема Земли на 1 см длинное плечо рычага
ℓ 1 ℓ 2 В О А F 1 F 2 О -точка опоры ℓ - плечо силы - кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила. Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы. Рычаг. Равновесие сил на рычаге. Рычаг – это твердое тело, способное вращаться вокруг неподвижной опоры.
Условие (правило) равновесия рычага: Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил. Рычаг находится в равновесии, если отношение сил, = обратному отношению плеч. где F 1 и F 2 - силы, действующие на рычаг, ℓ 1 и ℓ 2 - плечи этих сил. Правило равновесия рычага было установлено Архимедом около 287-212 гг. до н. э.
§ 57. Момент силы Условие (правило) равновесия рычага: По свойству пропорции: произведение крайних членов пропорции = произведению средних. М = F · ℓ - момент силы - произведение модуля силы, вращающей тело, на ее плечо.
Правило моментов: рычаг находится в равновесии под действием двух сил, если момент силы, вращающей его по часовой стрелке, = моменту силы, вращающей его против часовой стрелки. За единицу момента силы принимается момент силы в 1 Н, плечо которой равно 1 м. Эта единица называется ньютон-метр (Н ∙ м).
Применение закона равновесия рычага к блоку. Равенство работ при использовании простых механизмов. «Золотое правило» механики. Д/ з п. 59,60 Блок представляет собой колесо с желобом, укрепленное в обойме. По желобу блока пропускают веревку, трос или цепь. Неподвижный блок- блок, ось которого закреплена и при подъеме грузов не поднимается и не опускается.
ОА = R= плечо силы F 1 ОВ = R= плечо силы F 2 ОА = ОВ= R F 1 = F 2 Неподвижный блок не дает выигрыша в силе, но позволяет менять направление силы.
ОА = R= плечо силы Р ОВ = 2 R= плечо силы F Подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза.
Упражнение 31, стр.149 1. С помощью подвижного блока груз подняли на высоту 1,5 м. На какую длину при этом был вытянут свободный конец веревки? Решение: Чтобы при помощи подвижного блока поднять груз на высоту h , надо конец веревки, к которому прикреплен динамометр переместить на высоту 2 h=2∙1,5=3 м.
2. Рабочий с помощью подвижного блока поднял груз на высоту 7 м, прилагая к свободному концу веревки силу 160 Н. Какую работу он совершил? (Вес блока и силу трения не учитывать.) h=7 м F=160 Н А-? 2 способ Чтобы при помощи подвижного блока поднять груз на высоту h , надо конец веревки, к которому прикреплен динамометр переместить на высоту 2 h=2∙ 7м = 14 м. S= 14 м -путь А= FS= 160Н ∙14 м=2240 Дж Ответ: 2240 Дж 3. Как применить блок для выигрыша в расстоянии? Упражнение 31, стр.149 Дано: Решение: 1 способ Подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза. Р= 2∙ F= 2 ∙ 160 Н= 320 Н A=Ph= 320 Н ∙ 7 м= 2240 Дж
Слайд 1
_____ ______ _____ _________
ПРОСТЫЕ МЕХАНИЗМЫ
ВЫПОЛНИЛИ:
МОУ «СОШ с. Агафоновка Питерского района Саратовской области»
Руководитель: Дзюрич Е.А.
Слайд 2
физический словарик
Механизм –орудие,сооружение. -Блок – от английского слова block – часть подъёмного механизма орудие, сооружение. -Машина – от латинского слова machina – сооружение в виде колеса с желобом по окружности.
Слайд 3
Историческая справка
Первые простейшие машины (рычаг, клин, колесо, наклонная плоскость и т.д.), появились в древности. Первое орудие человека – палка – это рычаг. Каменный топор – сочетание рычага и клина. Колесо появилось в бронзовом веке. Несколько позже стала использоваться наклонная плоскость. Уже в V веке до н.э. в афинской армии (Пелопонесская война) применялись стенобитные машины (тараны), метательные приспособления (баллисты и катапульты). Строительство плотин, мостов, пирамид, судов и других сооружений, а также ремесленное производство, с одной стороны, способствовали накоплению знаний о механических явлениях, а с другой – требовали новых знаний.
Слайд 4
О ЕГИПЕТСКИХ ПИРАМИДАХ
Египетские пирамиды – это гробницы фараонов, царей Древнего Египта. Строительство пирамид велось прибли-зительно с 2700 по 1800 гг. до н.э. Каждый фараон, вступив на престол, начинал строить пирамиду, в которой после смерти его следовало захронить. И чем могущественнее и богаче был фараон, тем величественнее была его гробница. Подсчитана общая масса каменных блоков, обработанных и уложенных в пирамиды, - 6,5млн тонн.
Слайд 5
ГИПОТЕЗА О СТРОИТЕЛЬСТВЕ ПИРАМИДЫ
Строители могли использовать плоскость спиральной формы из кирпича. Такая наклон-ная плоскость требует гораздо меньше мате-риала. Она могла воздвигаться вокруг пира-миды вплотную к её граням, постепенно под-нимаясь вместе с ней вверх. У этого есть не-достатки. Спиральная насыпь и строитель-ные леса перекроются и займут всё свобо-дное пространство задолго до достижения вершины, а углы окажутся самым трудно-преодолимым местом во всей конструкции.
Слайд 6
О тайнах строительства пирамид
Доказано, что строительная техника древности позволяла возводить столь монументальные сооружения. Блоки из известняка вырубали в каменоломнях и обрабатывали на месте – обтёсывали и полировали медными инструментами. Камень отделывали так тщательно, чтобы в дальнейшем блоки плотно прилегали друг к другу. Мастера добивались удивительных результатов – и тысячелетие спустя между гранями соседних плит нельзя протащить даже нитку. Затем многотонные блоки, используя полозья-волокушки и простые рычаги, грузили на барже в период половодья по специально прорытым каналам отправляли к месту строительства.
Слайд 7
Сам процесс возведения пирамиды был прост, но трудоёмок. Для кладки использовали глиняный раствор. На верхние ряды кладки блоки поднимали по наклонным насыпям, сооружённым из кирпича-сырца. Остатки таких насыпей обнаружены в Медуме и Гизе, около пирамид фараонов Хуни и Хафра. Втягивали блоки на канате медными крюками. Возможно, находили применение и салазки. Словом, главная тайна пирамид – трудолюбие и талант человека.
Слайд 8
Архимед родился в Сиракузах на острове Сицилия в 287г. До н.э. Творческую деятельность Архимед начал как инженер, создавая различные механические приспособления, широко использовавшиеся в строительстве и быту. Всего Архимеду приписывают около сорока изобретений, в том числе винта и полиспаста.
Слайд 9
Как греки перемещали тяжелые грузы
Опыт Египта, где на строительство пирамид фарао-ны сгоняли тысячи рабов, в Греции был неприме-ним. Выход был найден: колонна, особым образом прикрепленную к деревянной раме, как бы превра-щали в каменный каток. А перекатывать тяжести гораздо легче, чем тащить. Для прямоу-гольных блоков Метаген придумал другой способ: каждый блок, как ось, вставляли в огромные дере-вянные колеса диаметром около 4 метров и катили до места строительства. Для поднятия грузов греки изобрели подъемные краны, состоящие из блоков, канатов и лесен. Храм Артемиды в Эфесе (построен около 550 г. до н.э) был одним из самых красивых и знаменитых творений греческой архитектуры и считался третьим чудом света. Руководители строительства Херси-фрон и Метаген при возведении храма столкнулись со сложной проблемой: как перевезти по рыхлой почве тяжёлые колонны и блоки из каменоломни к месту работы?
Слайд 10
Рычаги в живой природе
В скелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами. Например, у человека – кости рук и ног, нижняя челюсть, череп, палец. У кошек рычагами являются подвижные когти; у многих рыб – шипы спинного плавника; у членистоногих – большинство сегментов их наружного скелета; у двустворчатых моллюсков – створки раковины. Рычажные механизмы скелета в основном рассчитаны на выигрыш в скорости при потере в силе. Особенно большие выигрыши в скорости получаются у насекомых.
Слайд 11
Полиспаст
Обратите внимание на полиспаст – комбинацию n блоков, свободно надетых на общую ось. Обычно в технике испо-льзуют два полиспаста – неподвижный и подвижный, - к оси последнего подвешивают груз весом P = Fт. Выигрыш в силе в данном случае 2n, так как блоки действуют неза-висимо друг от друга. Сила распределяется между бло-ками поровну Fт/n и с каждым блоком уменьшается вдвое. В результате получаем F = Fт/2n. Разумеется, выигрыш в силе компенсируется таким же по значению проигрышем в расстоянии – в работе не выиг-раем. Изобретение полиспаста приписывают Архимеду.
Слайд 12
Используемая литература:
Балашов М.М. Физика. – М.: Просвещение, 1994. Голин Г.М., Филонович С.Р. Классики физической науки (с древнейших времен до начала XX века). – М.: Высшая школа, 1989. Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики.- М.: Просвещение, 1988 Перельман Я.И. Занимательная физика: Книга 1.- М.: Наука 1979. Энциклопедия для детей: Т. 14 – «Техника». – М.: Аванта +, 2000. Я познаю мир: Детская энциклопедия «Мир загадочного». – М.: Астрель, 2004.