Простые механизмы винт доклад

Обновлено: 06.07.2024

В физике простыми механизмами называют приспособлении типа рычагов или винтов. Они предназначены для того, чтобы уменьшить необходимое для производства работы усилие человека и использовать это усилие наиболее эффективно. Часто несколько простых механизмов соединяют вместе. В результате получаются более сложные механизмы — сверла, часы. Колесо — одно из важнейших изобретений человечества. На нем основано действие многих механизмов.

Работа и мощность

Работа — физический термин, применяемый при рассмотрении движении тела под воздействием силы. Работа производится только тогда, когда есть передвижение тела и направлении действия силы. Тягловая сила быков и усилие человека заставляют плуг двигаться, значит, производиться работа. Работа — это передача энергии от одного тела к другому. Как и энергия, работа измеряется в джоулях (Дж). 1 Дж равен работе (и затраченной энергии), произведенной при передвижении тела на 1 метр силой в 1 Н. Челочек, толкает ящик на З метра, прикладывая силу в 100 Н. Значит, проделана работа и в 300 Дж.

Усилие и нагрузка

Чтобы сдвинуть тело с места, необходимо преодолеть известную силу, называемую нагрузкой; часто это просто вес тела. Простые механизмы помогают человеку более эффективно использовать прилагаемое усилие. Нагрузка равна силе, развиваемой отверткой; она больше, чем затраченное человеком усилие. Усилие — это сила, поворачивающая рукоятку. Разделив нагрузку на усилие, мы получим отношение, называемое выигрышем в силе. Сжимая ручки щипцов, мы прикладываем к ним силу в 1 Н. При этом нам необходимо преодолеть нагружу в 4 Н, чтобы расколоть орех. Значит, выигрыш в силе равен 4:1. Если выигрыш в силе равен 4:1, это значит, что сила, прикладываемая механизмом к объекту, вчетверо превышает усилие человека. Такие механизмы называются усилителями.

Рычаги

Колесо

Когда колесо поворачивается, то на его ось действует большая сила, чем на обод. Этот эффект используется для получения выигрыша в силе, например в рулевом колесе. Чем больше руль, тем легче поворачивается его ось. Когда колесо фонографа поворачивается, на ось воздействует сила, достаточная для действия механизма. При повороте оси колесо переводит вращательное движение в прямолинейное движение, благодаря чему с его помощью возможно перемещение грузов. Точки обода колеса проходят большее расстояние, чем ось, т.к. диаметр колеса больше диаметра оси. Колесики роликовых коньков поворачиваются вокруг своих осей, и благодаря этому ботинок движется прямолинейно.

Зубчатая передача

Зубчатая передача используется в различных сложных машинах, от автомобиля до часов, для изменения вращающей силы и скорости вращения. В такой передаче изменяется направление и величина вращающего усилия. Для зубчатой передачи необходимы два и более зубчатых колеса; зубцы одного точно входят в пазы другого. Тогда вращение одного колеса вызывает вращение другого. Большая шестерня заставляет маленькую вращаться быстрее, и наоборот. Действие механических часов основано на сложной системе взаимосвязанных зубчатых колес.

Винты

Блок

Блок облегчает подъем тяжелых грузов. На нем основано действие лифтов и кранов. Груз укрепляют на конце каната, переброшенного через колесо (или систему колес) с желобком на ободе. Если потянуть другой конец каната, груз начнет подниматься. Чтобы поднять тело при помощи блока, вы должны тянуть вниз: при этом вес нашего тела помогает процессу. Чем больше колес входит в блок, тем легче поднимать груз, так как его вес распределяется по большему участку каната. такой кран может поднять вчетверо больший груз, чем одноколесный блок, так как вес распределён по четырём участкам каната.

Вот как работает рычаг первого типа. Положите на карандаш плоскую деревянную или металлическую полоску, например прочную линейку. На один коней линейки положите книгу. Нажмите на линейку с другой стороны, и книга поднимется. Попробуйте переместить карандаш под линейкой, и вы увидите, что чем длиннее рычаг, тем легче поднимать груз.

Использование простых механизмов

Простые механизмы используются самыми разнообразными способами в составе более сложных машин. В нашем теле, как и в телах животных, есть заложенные природой простые механизмы. Архимедов винт – древнейший механизм для перекачки воды из рек. Вода идёт вверх по наклонностям при вращении винта. Пропеллер – простейшая форма винта. Он заставляет корабль двигаться в воде (см. статью «Плавучесть«), а самолёт – в воздухе (см. статью «Полёт«). Веер – это рычаг третьего типа. Когда вы обмахиваетесь веером, ваше запястье работает как точка опоры.

Наклонная плоскость

Винт (от нем. Gewinde — нарезка, резьба) — простейший механизм цилиндрической формы, на которую по спирали наложена резьба (ряд чередующихся канавок и выступов). Винт является крепежной деталью.

Изобретение винта приписывае6тся великому математику и физику древности Архимеду(287-212 гг. до н.э.) из Сиракуз.

Архимедов винт – механизм для подъема воды снизу вверх. Нижняя часть цилиндра находится в воде. Внутри цилиндра располагается плоская спираль (шнек). При вращении ручки вода из нижней части цилиндра перемещалась наверх. Такое устройство предназначалось для орошения земель, а также для откачки воды из трюмов больших грузовых судов.

Процесс изготовления винта в средние века заключался в следующем: навивали на стержень полоску бумаги, а затем пропиливали ее напильником.

Позже резьбы больших размеров наносились горячей ковкой: по горячей заготовке ударяли формообразующим инструментом. Мелкую резьбу получали на примитивных токарных станках, при чем инструмент держали в руках.

Затем появился винторезный станок, который для получения резьбы, снимал с заготовки стружку.

В настоящее время резьбу получают методом деформирования поверхности. Заготовка винта зажимается между двумя плашками и прокатывается между ними. Одна плашка является подвижной, а другая – неподвижной.

А также методом холодной штамповки. Проволока подается в станок, который отрезает стержень нужной длины, пропускает его через ряд формообразующих штампов и на полученную заготовку накатывается резьба.

Винты используют для крепления деталей. Их широко применяют в устройствах электротехники, так как при креплении деталей они пропускают через себя электрический ток.

Для электротехнических изделий винты изготавливают из меди, бронзы и латуни. Винты, используемые в машиностроении изготавливают из стали.

Резьба у винта — наклонная плоскость, она всегда дает выигрыш в силе.

Представим, что наклонную плоскость с высотой h и длиной l свернули в трубочку (рис. 1).

Поворачивая гайку, надетую на болт, происходит вращательное и поступательное движение, вы поднимаете её по наклонной плоскости (рис. 2).

Выигрыш в силе равен отношению расстояния, проходимого точкой приложения усилия за один оборот винта (длины окружности l = πD), к расстоянию, проходимому при этом нагрузкой по оси винта.

За один оборот нагрузка перемещается на расстояние между двумя соседними витками резьбы (a и b или b и c), которое называется шагом резьбы.

Примером преобразования вращательного движения в поступательное, при помощи винта, является юстировка точных оптико-механических приборов. Юстировка – выравнивание прибора вдоль осевого направления.

Винт (шнек) — простейший механизм. Резьба винта, в сущности, представляет собой другой простейший механизм — наклонную плоскость, многократно обёрнутую вокруг цилиндра.

Примеры простых устройств с винтовой резьбой — домкрат, болт с гайкой, тиски.

Идеальный выигрыш в силе равен отношению расстояния, проходимого точкой приложения усилия за один оборот винта (длины окружности), к расстоянию между двумя соседними витками резьбы (шаг резьбы).

Первый винт был запатентован в 1784 году [1] .

Примечания

См. также

Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
Добавить иллюстрации.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Винт (простейший механизм)" в других словарях:

Простейший механизм — Таблица простейших механизмов, из Циклопедии … Википедия

Винт (деталь машины) — Винт (от нем. Gewinde нарезка, резьба, через польск. gwint) деталь машин и механизмов цилиндрической формы с головкой на одном конце и резьбой для ввинчивания в одну из соединяемых деталей на другом конце. В зависимости от назначения существуют:… … Википедия

Винт (крепёж) — Винт (от нем. Gewinde нарезка, резьба, через польск. gwint) деталь машин и механизмов цилиндрической формы с головкой на одном конце и резьбой для ввинчивания в одну из соединяемых деталей на другом конце. В зависимости от назначения существуют:… … Википедия

Винт (движитель) — Винт устройство, совершающее вращательное движение с закреплёнными перпендикулярно оси вращения лопастями, предназначенное для преобразования движения вращения винта в поступательное движение от перемещающихся газов и жидкостей, например привод… … Википедия

Винт (деталь) — У этого термина существуют и другие значения, см. Винт. Винт 6 32 (UTS) с шестигранной … Википедия

Винт (лопастной) — У этого термина существуют и другие значения, см. Винт. Винт устройство, совершающее вращательное движение с закреплёнными перпендикулярно оси вращения лопастями, предназначенное для преобразования движения вращения винта в поступательное… … Википедия

Механизм — (греч. μηχανή mechané машина) это совокупность совершающих требуемые движения тел (обычно деталей машин), подвижно связанных и соприкасающихся между собой. Механизмы служат для передачи и преобразования движения … Википедия

Самолетный винт — Винт устройство, совершающее вращательное движение с закреплёнными перпендикулярно оси вращения лопастями, предназначенное для преобразования движения вращения винта в поступательное движение от перемещающихся газов и жидкостей, например привод… … Википедия

Самолётный винт — Винт устройство, совершающее вращательное движение с закреплёнными перпендикулярно оси вращения лопастями, предназначенное для преобразования движения вращения винта в поступательное движение от перемещающихся газов и жидкостей, например привод… … Википедия

Древнегреческий учёный Архимед родился около 287 г. до н. э. в Сиракузах, греческой колонии на о. Сицилия. Как математик Архимед открыл число п (пи) для вычисления длины окружности по её радиусу, нашёл объём шара, применил математику для решения физических задач, например вычислил расстояние от Земли до некоторых планет. Его считают создателем механики — раздела физики, изучающего движение тел.

Открытые им физические законы Архимед-инженер применил для строительства сложных механизмов. Военные машины Архимеда два года сдерживали натиск мощного римского флота, осаждавшего Сиракузы. Архимед погиб, когда в 212 г. до н. э. Сиракузы пали из-за измены.

Я сдвину землю!

Рычаг — перекладина, лежащая на опоре, — простейший механизм, который с древнейших времён использовали для поднятия тяжестей. Архимед объяснил принцип действия рычага. Он обнаружил, что в каждом теле есть центр тяжести — точка, за которую можно подвесить это тело, чтобы оно сохранило равновесие — своё первоначальное положение. Уравновешивая концы перекладины — плечи рычага — с грузами разной массы, Архимед вывел закон рычага: во сколько раз больше масса на одном из плеч уравновешенного рычага (или сила, приложенная к этому плечу), во столько же раз это плечо должно быть короче другого. Если F — это сила, а D — длина плеча рычага, то: F₁ • D₁ = F₂ • D₂.

Архимедов винт

Облегчить ношу

В полиспасте неподвижные блоки дают возможность правильно выбрать угол приложения сил, а каждый подвижный блок вдвое сокращает усилия по перемещению груза. Легенда утверждает, что с помощью полиспаста собственной конструкции Архимед в одиночку подтянул к воде огромный корабль.

Применение в современной жизни

Рычаги, блоки, полиспасты, архимедовы винты — механизмы, широко используемые и по сей день, мы видим их повсюду. Детские качели, на которых катаются вниз и вверх, журавль, поднимающий ведро с водой из колодца, весы — коромысло с чашками, гаечный ключ, легко вращающий туго закрученную гайку, ножницы — это рычаги. Блоки и полиспасты используют строители в подъёмных кранах, и альпинисты в страховочных тросах, и швеи в шпульках швейных машин, моряки в корабельных снастях. С помощью архимедова винта до сих пор осушают болота, выкачивая воду. Разобрав мясорубку, вы увидите архимедов винт, продвигающий мясо к вращающемуся ножу. Сверло в дрели — тоже миниатюрный архимедов винт.

Читайте также: