Реферат на тему прості механізми

Обновлено: 02.07.2024

Простые механизмы. КПД. Двигатель внутреннего сгорания. Движение жидкостей и газов по трубам. Закон Бернулли. Подъемная сила крыла самолета. Развитие авиации. Экологические аспекты развития авиации и космонавтики.

учеников 9-А класса

ООШ №3 г. Бердянска

Механические устройства, служащие для преобразования величины или направления силы, называют простыми механизма ми. К таким механизмам относятся не только рассмотренные нами рычаги и блоки, но и ряд других приспособлений (например, клин, винт, наклонная плоскость, ворот). Обычно их применяют для того, чтобы получить выигрыш в силе, например, клин, вбиваемый в полено, распирает его с большей силой, чем молотобоец бьет по клину. Кроме того, обратите внимание, что молот бьет по клину сверху вниз, а половинки полена раздвигаются влево и впра во, т.е. происходит преобразование направления движения.

Простые механизмы делятся на 2 вида: рычаг и наклонная плоскость.

Давайте вспомним, что мы узнали о рычаге и об одной его разновидности – блоке.

Другой разновидностью рычага является ворот.

Чаще всего его применяли для подъема воды из колодцев. Ворот представляет собой цилиндр (барабан), к которому прикрепле на рукоятка.

Выигрыш в силе, который дает ворот, определяется отношением радиуса окружности, по которой движется рукоятка r 1 , к радиусу цилиндра, на который наматывается веревка r 2 .

Если к рукоятке приложена сила F 1 , то сила напряжения веревки равна:

Современным типом ворота является лебедка. Лебедка представляет со бой сочетание цилиндра и двух зубчатых колес разного радиуса.

Общий выигрыш в силе, который дает лебедка, определяется из совокупного действия 2-х воротов. Современные лебедки дают выигрыш в силе в 40-100 раз.

Часто для подъема тяжелых тел используют еще один простой механизм - наклонную плоскость. наклонная плоскость. Вы игрыш в силе определяется отношением длины наклонной плоскости к ее высоте, при условии, что трение очень мало.

Часто для того, чтобы создать большие силы (колка дров, работа ледо кола) применяют клин, как разновидность наклонной плоскости.

Работа клина основана на том, что при больших силах в направлении обуха, создаются много большие силы, которые перпендикулярны боковым поверхностям клина.

Приспособления, служащие для преобразования силы, называют простыми механизмами.

В большинстве случаев простые механизмы применяют для того, чтобы получить выигрыш в силе, то есть увеличить силу, действующую на тело, в несколько раз. Рассмотрим наиболее распространённый простой механизм - рычаг.

Рычаг - твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры. Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы.

Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы. Длина этого перпендикуляра и будет плечом данной силы.

F 1 , F 2 - силы, действующие на рычаг.

L 1 L 2 - плечи сил, действующих на рычаг.

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

Это правило можно записать в виде формулы.

F 1 / F 2 = L 1 / L 2

Правило равновесия рычага было установлено Архимедом.

Из этого правила видно, что меньшей силой можно уравновесить при помощи рычага большую силу. Во сколько раз одно плечо больше второго, во столько раз силы приложенная к одному плечу больше силы, приложенной ко второму плечу.

Простейший механизм — устройства, дающие выигрыш в силе. Представляют собой элементы более сложных механизмов. Некоторые из простейщих механизмов появились в глубокой древности.

Принято выделять шесть простейших механизмов из которых четыре являются разновидностью двух основных:

Клин — позволяет увеличить давление за счет концентрации массы на малой площади. Используется в копье, лопате и пуле.

Винт — используется в шурупах, для подъема воды (Архимедов винт), в качестве сверла в дрелях и отбойных молотках.

Рычаг — описан Архимедом. Используется для подъема тяжестей, в качестве выключателей и спусковых крючков (Шатун-кривошип — используется в ткацком станке, паровой машине, двигателях внутреннего сгорания).

Ворот — используется для подъема воды в колодцах и для ременной передачи.

Колесо — используется в транспорте и в системе зубчатой передачи. Изобретено шумерами в III тыс. до н. э.

Поршень — позволяет использовать энергию расширяющихся нагретых газов или пара. Применяется в огнестрельном оружии и паровой машине

Простые механизмы

С древних времен для облегчения своего труда человек использует различные механизмы (греч. "механэ" - машина, орудие).

Клин, вбиваемый в полено, действует на него сверху вниз. При этом он раздвигает образующиеся половинки влево и вправо. То есть клин изменяет направление действия силы. Кроме того, сила, с которой он раздвигает половинки бревна, гораздо больше силы, с которой молот воздействует на клин. Следовательно, клин изменяет и числовое значение приложенной силы.

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. Взгляните на рисунок. Вкатывая бочки по наклонной плоскости, пираты прикладывают меньшую силу, нежели если бы они поднимали бочки на веревках. Другими словами, силы, прикладываемые пиратами, меньше веса бочек.

Второй разновидностью наклонной плоскости является винт. Взгляните на рисунок. Вы видите картонный треугольник, расположенный рядом с цилиндром (рис. "б"). Наклонной плоскостью служит ребро картона. Обернув треугольник вокруг цилиндра, мы получим винтовую наклонную плоскость (рис. "в"). Подобно клину, винт может изменять направление и/или числовое значение приложенной силы.

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.

В физике приспособления для преобразования движения и силы называют механизмами. Большинство из них были изобретены еще до Нашей эры. Например, блоки, вороты, кабестаны, полиспасты издревле применялись при кораблестроении и мореплавании.

Используемые человеком механизмы могут быть устроены очень сложно, однако для понимания их работы достаточно изучить так называемые простые механизмы - рычаг и наклонную плоскость.

Механизмы психологической защиты (2)

. . Основные признаки механизмов психологической защиты (механизмов интрапсихической защиты): 1) импульсивность (механизмы психологической защиты не . желательных для себя . У детей – это простейший механизм усвоения норм социального поведения и этических .

Совершенствование рыночных механизмов госзакупок в России

. , эффективных и в то же время достаточно простых механизмов, предусматривающих минимум затрат средств, усилий . ; S устранить дискриминацию иностранных поставщиков, и регламентировать механизм и виды предоставляемых отечественным производителям и предприятиям .

Структура механизмов. Классификация кинематических пар

. пар, которыми группа присоединяется к более простому механизму. Свободные пары показаны стрелками (рис . механизма. За начало механизма принимают ведущее звено (начальный механизм). От конца механизма отделяются поочерёдно простейшие .

Развитие техники от простейших орудий труда до космонавтики

Механизм налогового планирования на предприятии в условиях трансформационной экономики

. реорганизации и ликвидации, организационный механизм осуществления ими предпринимательской деятельности в . предприятию необходимо уплатить не простая задача, требующая определенной . Налоговый инспектор может выступать не просто как служащий, заинтересованный в .

Простые механизмы находят широчайшее применение в жизни и деятельности человека. Рассмотрим особенности их работы более детально.

Виды простых механизмов

Человек отличается от животных способностью широко использовать орудия труда. Они позволяют ему достигать желаемых целей гораздо проще и эффективнее. Во многих случаях без орудий труда поставленная цель вообще недостижима.

Простые механизмы – это механические приспособления, служащие для преобразования вектора силы по величине и(или) направлению.

К простым механизмам в механике принято относить два важнейших приспособления:

наклонная плоскость и ее разновидности – клин, винт;
рычаг и его разновидности – ворот, блок.

Оба этих простых механизма способны изменять направление вектора приложенной силы и даже менять его модуль.

Кроме того, многие авторы к простым механизмам также относят колесо и поршень. Колесо не меняет направление вектора силы, однако, оно существенно уменьшает потери на перемещение тела по ровной поверхности. Поршень же преобразует энергию газа или жидкости в механическую энергию перемещения.

Действие простых механизмов

Как было указано выше, простые механизмы предназначены для преобразования вектора силы. Но, делают они это по-разному.

Наклонная плоскость

Действие наклонной плоскости заключается в том, что при движении вдоль нее, возникает сила реакции опоры, перпендикулярная этой плоскости, которая, как правило, больше силы, продвигающей тело.

Рис. 1. Наклонная плоскость h L.

Без учета трения выигрыш в силе $\alpha$ при равной высоте подъема $h$ будет пропорционален длине наклонной плоскости $L$:

Для компенсации силы тяжести при вертикальном подъеме тела массой 1кг требуется прилагать усилие $F=mg=9.8Н$. Однако, если на каждый метр подъема использовать наклонную плоскость длиной 10м, то потребуется усилие:

Винт – это та же наклонная плоскость, свернутая вокруг вертикальной оси, что позволяет значительно уменьшить ее габариты.

Рычаг

Рычаг – это твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры, и имеет две разные точки приложения сил. Отрезки, соединяющие точки приложения сил с опорой, называются плечами рычага.

Рис. 2. Рычаг физика.

Если длины плеч рычага равны $l_1$ и $l_2$, а силы, приложенные к ним, соответственно равны $F_1$ и $F_2$, то условие равновесия рычага выражается формулой, которую можно использовать для определения неизвестной силы:

То есть, если первое плечо будет иметь длину 3м, а второе 1м, то с помощью силы 10Н, приложенной к первому плечу можно создать на втором плечо усилие:

Блок – это, фактически, такой же рычаг с фиксированными длинами плеч. Для неподвижного блока плечи равны, для подвижного – одно плечо вдвое длиннее второго.

Простые механизмы используются не только человеком, но и Природой. Клювы многих птиц имеют форму клина, позволяющего добывать насекомых, раздвигая относительно небольшим усилием плотные древесные волокна. Примерами рычага являются конечности позвоночных. За счет свойств рычага совсем небольшое сокращение мышцы животного преобразуется в значительный размах конечности.

Рис. 3. Рычаг в живой природе.

Что мы узнали?

Простые механизмы – это приспособления, служащие для преобразования вектора силы. К простым механизмам относится наклонная плоскость (клин, винт) и рычаг (ворот, блок). Широкое применение простых механизмов обуславливается их простотой и эффективностью.

Ожидается, что творческая работа над проектом позволит заинтересовать ребят, в результате чего они лучше овладеют основными теоретическими понятиями темы.

Тип проекта: творческий.

Продукт проекта: фотовыставка.

Выполнение проекта способствует развитию творческих и коммуникативных способностей детей, учит получать информацию из разных источников (в том числе из сети Интернет), осмысливать её и применять в своей деятельности.

Вложение	Размер
prostye_mehanizmy.docx	24.87 КБ

Предварительный просмотр:

обучающийся 7 класса

Простые механизмы и их разновидности …………………………….4
Использование простых механизмов в быту ………………………. 5

Как часто, когда нам надо сдвинуть с места очень тяжелый предмет, мы берем себе в помощники палку или шест. Это пример простого механизма – рычага.

Автомашину массой в несколько тонн шофер легко приподнимает при помощи домкрата. Домкрат - это простой механизм, который дает выигрыш в силе примерно в 40-50 раз. Ножницы, плоскогубцы, клещи, кусачки и многие другие инструменты - все это рычаги.

Изучению этих вопросов я посвятил свой проект.

Цель : выявить значимость применения простых механизмов для человека.

1. Изучить литературные и электронные источники информации.

2. Систематизировать и обобщить найденный материал.

3. Сформулировать выводы.

4. Создать собственный продукт – фотовыставку по теме проекта.

Основополагающий вопрос: Зачем нужны простые механизмы?

Какие виды простых механизмов существуют?

Для чего нужны простые механизмы?

Где простые механизмы встречаются в природе?

Дают ли простые механизмы выигрыш в силе?

Есть ли простые механизмы во мне?

Видов простых механизмов очень много. Это и рычаг, и блок, и клин, и многие другие. Простыми механизмами в физике называют приспособления, служащие для преобразования силы.

К простым механизмам относятся: рычаг и его разновидности - блок, ворот; наклонная плоскость и её разновидности - клин, винт. Обычно их применяют для того, чтобы получить выигрыш в силе, т.е. увеличить силу, действующую на тело, в несколько раз.

Характеристики простых механизмов.

Рычаг - твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры.

Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы. Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на линию действия силы. Длина этого перпендикуляра и будет плечом данной силы. F1, F2 - силы, действующие на рычаг. L1 L2 - плечи сил, действующих на рычаг. Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил. Это правило можно записать в виде формулы: F1 / F2 = L1 / L2.

Правило равновесия рычага было установлено Архимедом. Из этого правила видно, что меньшей силой можно уравновесить при помощи рычага большую силу. Во сколько раз одно плечо больше второго, во столько раз силы, приложенные к одному плечу больше силы, приложенной ко второму плечу.

Наклонная плоскость - простейшее механическое устройство, применяемое для подъёма тяжёлых предметов, чтобы получить выигрыш в силе. Наклонная плоскость применяется для перемещения тяжёлых предметов на более высокий уровень без их непосредственного поднятия. К таким устройствам относятся пандусы, эскалаторы, обычные лестницы, конвейеры.

Другой разновидностью рычага является ворот . Ворот представляет собой цилиндр (барабан), к которому прикреплена рукоятка. 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.

Рычаги широко распространены 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.

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.

Деревообрабатывающие и садовые инструменты представляли клин – это струг, тесла, скобели, лопата, мотыга. Землю обрабатывали сохой, бороной. Убирали урожай с помощью граблей, кос, серпов.

Винт – это вид наклонной плоскости. С его помощью можно получить значительный выигрыш в силе. Поворачивая гайку, надетую на болт, мы поднимаем её по наклонной плоскости и выигрываем в силе.

Поворачивая рукоятку штопора по часовой стрелке, мы вызываем продвижение винта штопора вниз. Происходит преобразование движения: вращательное движение штопора приводит к его поступательному движению.

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, так и в различных механизмах.

Простые механизмы в живой природе

В скелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами, например, у человека — кости конечностей, нижняя челюсть, череп (точка опоры — первый позвонок), фаланги пальцев. 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 обычно рассчитаны на выигрыш в скорости при проигрыше в силе. Это важно для приспосабливаемости и выживания.

Соотношение длины плеч рычажного элемента скелета находится в тесной зависимости от выполняемых данным органом жизненных функций. Например, длинные ноги борзой и оленя определяют их способность к быстрому бегу; короткие лапы крота рассчитаны на развитие больших сил при малой скорости; длинные челюсти борзой позволяют быстро схватить добычу на бегу, а короткие челюсти бульдога смыкаются медленно, но сильно держат (жевательная мышца прикреплена очень близко к клыкам, и сила мышц передается на клыки почти без ослабления).

В растениях рычажные элементы встречаются реже, что объясняется малой подвижностью растительного организма. Типичный рычаг — ствол дерева и составляющий его продолжение главный корень. Глубоко уходящий в землю корень сосны или дуба оказывает огромное сопротивление опрокидыванию (велико плечо сопротивления), поэтому сосны и дубы почти никогда не выворачиваются с корнем. Наоборот, ели, имеющие чисто поверхностную корневую систему, опрокидываются очень легко.

Интересные рычажные механизмы можно найти в некоторых цветах (например, тычинки шалфея), а также в некоторых раскрывающихся плодах.

Рассмотрим строение лугового шалфея (рис. 10). Вытянутая тычинка служит длинным плечом А рычага. На ее конце расположен пыльник. Короткое плечо Б рычага как бы стережет вход в цветок. Когда насекомое (чаще всего шмель) заползает в цветок, оно нажимает на короткое плечо рычага. Длинное плечо при этом пыльником ударяет по спинке шмеля и оставляет на ней пыльцу. Перелетая на другой цветок, насекомое этой пыльцой опыляет его.

В природе распространены гибкие органы, которые могут в широких пределах менять свою кривизну (позвоночник, хвост, пальцы, тело змей и многих рыб). Их гибкость обусловлена или сочетанием большого числа коротких рычагов с системой тяг, или сочетанием элементов, сравнительно негибких, с промежуточными элементами, легко поддающимися деформации (хобот слона, тело гусеницы и др.). Управление изгибанием во втором случае достигается системой продольных или косо расположенных тяг.

Читайте также: