Сообщение на тему применение простых механизмов

Обновлено: 06.07.2024

Простые механизмы как механические устройства, которые служат для преобразования величины или направления силы. Рычаг - твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры. Пандусы и трапы - одни из основных примеров наклонных плоскостей.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	18.01.2016
Размер файла	13,2 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Может ли человек удержать на весу 100 тонн, можно ли рукой расплющить железо, может ли ребенок оказать противодействие силачу? Да, могут.

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.

Что такое рычаг и почему он так увеличивает силу человека? Какие ещё простые механизмы существуют? Как используют их люди? Где и как использует человек простые механизмы? Исследованию этих вопросов мы посвятили свой проект.

С древних времён человек применяет различные орудия труда. В наши дни существует много современных машин, станков, различных приспособлений для облегчения труда людей. Но даже ученики седьмого класса знают, что любое сложное устройство всегда состоит из множества простых. Если мы будем знать, как работают простые механизмы, то, возможно, кто-то из нас сможет создать какое-то новое устройство, которое облегчит труд человека, и сделает его работу приятной, сбережёт его здоровье, а продукт его труда будет более качественным.

Объект: простые механизмы.

· научиться приёмам работы с научной литературой;

· изучить материалы о простых механизмах;

· ознакомиться с видами простых механизмов и их применением;

· обобщить изученный материал.

1. Характеристика простых механизмов

Каждый человек сталкивается в своей жизни с различными механизмами. Многие считают, что механизм - это что-то большое и грохочущее, однако некоторые механизмы совсем невелики и довольно просты. Независимо от размера, все они облегчают работу человека.

Нередко можно наблюдать, как тяжёлый груз поднимают или перемещает с места на место с помощью деревянного или металлического стержня. Если подсунуть под тяжёлый предмет конец лома, положенного на брусок, то легким нажатием на его свободный конец можно сдвинуть груз с места.

Ещё с древних времен для облегчения труда человек использовал приспособления и механизмы. Все они устроены по- разному, но в них обязательно имеются так называемые простые механизмы.

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.

Простые механизмы -- это устройства, в которых работа совершается только за счет механической энергии. Простые механизмы служат для преобразования силы, их применяют при совершении работы в тех случаях, когда надо действием одной силы уравновесить другую силу.

Механические устройства, служащие для преобразования величины или направления силы, называют простыми механизмами.

Виды простых механизмов.

Принято выделять шесть простейших механизмов, из которых четыре являются разновидностью двух основных: рычаг (блок и ворот) и наклонная плоскость (клин, винт).

В большинстве случаев простые механизмы применяют для того, чтобы получить выигрыш в силе, то есть увеличить силу, действующую на тело, в несколько раз.

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:

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.

Виды рычагов. Существует два вида рычагов.

У рычагов первого рода неподвижная точка опоры располагается между линиями действия приложенных сил. Для того чтобы приподнять тяжелый предмет надо приложить силу, направленную вниз.

У рычагов второго рода неподвижная точка опоры располагается по одну сторону линий действия приложенных сил. Для того чтобы приподнять

Тяжелый предмет надо приложить силу, направленную вверх.

Блок - это колесо с желобом по окружности для каната или цепи, ось которого жестко прикреплена к стене или потолочной балке.

Грузоподъемные устройства обычно используют не один, а несколько блоков. Система блоков и тросов, предназначенная для повышения грузоподъемности, называется полиспаст.

Блок - простое механическое устройство, позволяющее изменять силу.

Блок имеет два вида: неподвижный и подвижный.

Неподвижным блоком называют такой блок, ось которого закреплена и при подъеме грузов не поднимается и не опускается. Такой блок не дает выигрыша в силе, но позволяет менять направление действия силы.

Подвижным блоком называют такой блок, ось которого поднимается и опускается вместе с грузом. Подвижный блок дает выигрыш в силе.

Другой разновидностью рычага является ворот.

Ворот от слова -- воротить, крутить, вращать. Простейший механизм, предназначенный для создания тягового усилия на канате (тросе, верёвке). Синоним простейшей лебёдки. В более широком смысле воротом называют рычаг (для создания крутящего момента), совершающий при работе полный оборот (вороток в слесарном инструменте, вороты привода мельничных жерновов от лошадей).

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. Выигрыш в силе, который дает ворот, определяется отношением радиуса окружности, по которой движется рукоятка r1, к радиусу цилиндра, на который наматывается веревка r2.

Если к рукоятке приложена сила F1, то сила напряжения веревки равна:. Современным типом ворота является лебедка. Лебедка представляет собой 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.

Наклонная плоскость - представляет собой плоскость, расположенную под углом к горизонту. Наклонная плоскость позволяет преодолевать значительное сопротивление, прилагая сравнительно малую силу на большем расстоянии, чем то, на которое нужно поднять груз. Наклонная плоскость дает выигрыш в силе. Выигрыш в силе определяется отношением длины наклонной плоскости к ее высоте, при условии, что трение очень мало.

Примерами наклонных плоскостей служат пандусы и трапы. Принцип наклонной плоскости можно видеть также в таких колющих и режущих инструментах, как стамеска, топор, плуг, клин, винт.

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.

Клин - простой механизм в виде призмы, рабочие поверхности которого сходятся под острым углом. Это, в сущности, сдвоенная наклонная плоскость Главное его отличие от наклонной плоскости в том, что она обычно неподвижна, и груз под действием усилия движется по ней, а клин вгоняют под нагрузку или в нагрузку. Клин позволяет увеличить давление за счет концентрации массы на малой площади. Идеальный выигрыш в силе, даваемый клином, равен отношению его длины к толщине на тупом конце. Реальный выигрыш клина определить трудно. Из-за большого трения его КПД столь мал, что идеальный выигрыш не имеет особого значения

2. Применение простых механизмов в жизни человека.

Рычаг в жизни можно встретить в таких предметах как лопата, ножницы, плоскогубцы, весло гребца.

Наклонную плоскость можно встретить в таких устройствах как эскалатор, обычная лестница, конвейеры.

Принцип клина используется в таких инструментах и орудиях как топор, нож, игла, гвоздь, зубило.

Винтовую резьбу можно обнаружить в домкрате, микрометре, тисках.

С древности простые механизмы часто использовались комплексно, в самых различных сочетаниях.

Комбинированный механизм состоит из двух или большего числа простых. Это не обязательно сложное устройство; многие довольно простые механизмы тоже можно считать комбинированными.

Например, в мясорубке имеются ворот (ручка), винт (проталкивающий мясо) и клин (нож-резак).

Стрелки наручных часов поворачиваются системой зубчатых колес разного диаметра, находящихся в зацеплении друг с другом.

Один из наиболее известных несложных комбинированных механизмов - домкрат. Домкрат представляет собой комбинацию винта и ворота. Выигрыш в силе, создаваемый комбинированным механизмом, равен произведению выигрышей отдельных механизмов, входящих в его состав.

Простые механизмы - это труженики со стажем работы более чем 30 веков, но они ничуть не состарились.

На любой строительной площадке работают башенные подъемные краны - это сочетание рычагов, блоков, воротов. В зависимости от "специальности" краны имеют различные конструкции и характеристики. Существуют портальные поворотные краны грузоподъемностью - 300 кН, строительные башенные краны грузоподъемность 20 - 400 кН., плавучие.

Плавучие краны - самые сильные из семейства подъемных кранов: их грузоподъемность 4000 кН. Они поднимают затонувшие корабли, снимают суда с мели, с их помощью ремонтируют суда в открытом море, опускают на дно батисферы и камеры для ремонта кабелей и трубопроводов.

Простые механизмы используются и в устройстве шагающих экскаваторов. В его большом ковше может поместиться экскаватор для городских строек.

3. Простые механизмы в природе

механический рычаг наклонный неподвижный

Законы физики используются не только в работе приборов и машин, но и распространяются на явления живой природы. Однако в живой природе многие из этих законов не проявляются в открытом виде, поэтому подметить может только опытный глаз наблюдателя. В скелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами:

- у человека - кости рук и ног, нижняя челюсть, череп, 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, в основном, рассчитаны на выигрыш в скорости при потере в силе. Особенно большие выигрыши в скорости получаются у насекомых.

В скелете животных и человека все кости, имеющие некоторую свободу движения, являются рычагами, например, у человека - кости конечностей, нижняя челюсть, череп, фаланги пальцев.

Рычаг равновесия. Ось вращения рычага О проходит через сочленение черепа и первого позвонка. Спереди от точки опоры на относительно коротком плече действует сила тяжести головы R, позади -11 сила тяги мышц F и связок, прикрепленных к затылочной кости.

Рычаг силы : действие свода стопы при подъеме на полупальцы.

Опорой О рычага, через которую проходит ось вращения, служат головки плюсневых костей.

Действующая мышечная сила F, осуществляющая подъем тела, передается через ахиллово сухожилие и приложена к выступу пяточной кости.

Подобные документы

Простые механизмы - приспособления, служащие для преобразования силы. Виды простых механизмов и их применение. Правила равновесия сил на рычаге. Применение правила рычага в различного рода устройствах и инструментах, применяемых в технике и быту.

презентация [1,2 M], добавлен 03.03.2011

Динамические уравнения Эйлера при наличии силы тяжести. Уравнения движения тяжелого твердого тела вокруг неподвижной точки. Первые интегралы системы. Вывод уравнения для угла нутации в случае Лагранжа. Быстро вращающееся тело: псевдорегулярная прецессия.

презентация [422,2 K], добавлен 30.07.2013

Понятие простого механизма. "Золотое правило" механики. Блок и рычаг как простейшие механические устройства. Неподвижный и подвижный блоки. Механизм "ворот" как разновидность простого механизма "рычаг". Применение наклонной плоскости, клина, винта.

презентация [1,7 M], добавлен 03.10.2012

Классические расчеты действия простых механизмов. "Золотое правило" механики. Устройства, служащие для преобразования силы. Наклонная плоскость для подъёма тяжёлых предметов. Примеры простых устройств с винтовой резьбой: домкрат, болт с гайкой, тиски.

презентация [376,0 K], добавлен 17.12.2013

Простые механизмы как устройства, служащие для преобразования силы. Характерные особенности, предназначение и применение древнейших изобретений человечества: подвижного и неподвижного блока. Определение содержания понятий ворота и наклонной плоскости.

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.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №131

Тема проекта :

Тип проекта: творческий

А втор проекта: Овсянников Антон

Научный руководитель проекта: Цветкова Т. Ю.

2017-2018 учебный год

1. Виды простых механизмов применяемых в быту……………………………………….6

4. Применение комбинированных механизмов в быту……………………………………16
5 .Заключение………………………………………………………………………………. 17

1.расширить знания о простых механизмах;

2.узнать какие из них применяют в быту.

1. изучить литературу по данной теме

2. уметь находить простые механизмы быту, уметь применять

Объект изучения: простые механизмы

- работа с литературными источниками;

Уже в далекие времена у людей возникла необходимость иметь приспособления, позволяющие получить выигрыш в силе. Иными словами, приспособления, благодаря которым можно поднимать грузы, которые без них нельзя сдвинуть с места.

Приспособления, увеличивающие силу или изменяющие ее направление, получили название механизмы . Чтобы облегчить свой труд, то есть получить выигрыш в силе, человек изобрел, создал и начал использовать в быту такие простые механизмы , как рычаг, блок, коловорот, наклонную плоскость , клин, винт , колесо и другие.

Актуальность работы заключается в том, что позволяет мне расширить знания о простых механизмах, умение видеть их в окружающем мире и применять для получения выигрыша в силе.

Я надеюсь, что с помощью собранного мной материала я смогу:

1.углубить знания о применении простых механизмов в быту;

2. окажу помощь учителю физики и смогу выступить перед учащимися 7 класса

1. Виды простых механизмов применяемых в быту

Выделяют шесть простых механизмов, из которых 4 являются разновидностью двух основных.

И его разновидность:

Блок Ворот

Наклонная плоскость

И ее разновидность :

Сила человека ограничена. Поэтому он часто применяет устройства (или приспособления), позволяющие преобразовать его силу в силу, существенно большую. Примером подобного приспособления является рычаг.

Рычаг является одним из самых простых и востребованных в быту механизмов, созданных человеком . Примером рычага, дающего выигрыш в силе, могут служить ножницы для резки бумаги, ножницы для резки металла, кусачки.

Плоскогубцы, чашечные весы, гаечный ключ, лопата, пила, грабли, метла, коса, серп.

В качестве рычага могут быть использованы лом, стиплер, ручка водяного крана, карандаш, рычаг переключения коробки передач в автомобиле. А так же тачка, ручка швейной машины, дверь, педали или ручной тормоз велосипеда, клавиши пианино, удочка, гаечный ключ, открывалка, весло, детские качели, гвоздодер.

Без рычага не обойтись при строительных работах, при ремонте различных механизмов и даже при езде на автомобиле. И таких повседневных бытовых примеров можно привести бесконечное множество.

Если человек своими силами не может применить силу тяжести данного предмета, то при помощи рычага ему это будет сделать намного проще.

Рычаг является одним из самых простых и востребованных в быту механизмов, созданных человеком.

Блок – устройство в форме колеса с желобом, по которому пропускают веревку или трос. Блоки применяются в грузоподъемных устройствах.

Неподвижный блок - блок, ось которого закреплена и при подъёме грузов не поднимается и не опускается . Неподвижный блок позволяет менять направление действия силы.

Подвижный блок - это блок, ось которого поднимается и опускается вместе с грузом. Подвижный блок даёт выигрыш в силе в 2 раза.

Подвижные и неподвижные блоки широко используются в передаточных механизмах автомобилей? Кроме этого, блоки используются строителями для подъёма больших и малых грузов (ну или самих себя). Например, при ремонте внешних фасадов зданий, строители часто работают в люльке, которая может перемещаться между этажами. По завершении работы на этаже, рабочие достаточно быстро могут передвинуть люльку на этаж выше, используя при этом лишь собственную силу). Блоки получили такое широкое распространение из-за простоты их сборки и удобства работы с ними.

Блоки применяются в грузоподъемных устройствах

Ворот состоит из барабана, вращаемого рукояткой или двигателем и из цепи, наматываемой на барабан.

Примером ворота, дающего выигрыш в силе, могут служить: рулевое колесо автомобиля, отвертка, штурвал судна, шлифовальная машина, циркулярная пила, велосипед (педали, вращающие звездочку),

3.Наклонная плоскость

Наклонная плоскость - простой механизм, представляющий собой плоскость, расположенную под углом к горизонту. Наклонную плоскость – применяют для перемещения (вкатывания или втаскивания) тяжёлых предметов на более высокий уровень без их непосредственного поднятия.

Лестница, экскалатор, пандусы, конвейер

3.1 Клин
Клин - простой механизм в виде призмы, рабочие поверхности которого сходятся

под острым Клин предназначен для раскалывания прочных предметов. Его вгоняют в щели между деталями, чтобы создать большую силу давления одной детали на другую и тем самым увеличить силу трения между ними, что обеспечит их надёжное сцепление углом.

Принцип клина используется в таких инструментах и орудиях, как топор, лопата зубило, копьё, гвоздь, нож, игла, и других

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.

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.

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.

С самой древности человек пытается облегчить свой труд. Для этого он применяет различные приспособления. Что собой представляют простейшие механизмы? Какие существуют разновидности этих приспособлений? Чем отличаются простые и сложные механизмы? Об этом и многом другом – далее в статье.

Общая информация

Простые механизмы (от греч. "машина, орудие") – устройства, дающие выигрыш в силе. Некоторые из этих приспособлений появились в самой древности. Простые механизмы могут являться самостоятельными устройствами либо быть элементами более сложных агрегатов. В зависимости от типа конструкции определяется и сфера применения того или иного приспособления. Использование простых механизмов существенно облегчает человеческую деятельность. Такие устройства дают выигрыш в силе. К примеру, клин, который вбивается в полено, обладает большей силой, чем сам удар по приспособлению. Поэтому дерево быстро распирает в разные стороны. Вместе с этим, удар на клин приходится сверху вниз, а части полена раздвигаются в стороны. То есть в данном случае происходит еще и преобразование в направлении движения.

Простые механизмы. Примеры

Существует несколько видов приспособлений:

а) винт применяется в шурупах, как сверло в отбойных молотках, дрелях; может служить и как подъемный механизм (Архимедов винт);

б) клин способствует увеличению давления за счет концентрирования массы на небольшой площади. Применяется в пуле, лопате, копье.

Рычаг – приспособление, описанное Архимедом. Может выступать как спусковой крючок, выключатель.

а) ворот применяется для ременной передачи и поднятия воды из колодца.

Колесо (изобретено в 3 тыс. до н. э. шумерами) является составной частью системы зубчатой передачи, применяется в транспорте.

Поршень способствует использованию энергии нагретых расширяющихся газов либо пара. Применяется данное приспособление в паровых машинах и огнестрельном оружии.

Ворот

Это приспособление представляет собой барабан (цилиндр), к которому прикрепляется рукоятка. Как правило, его применяли как подъемный механизм для поднятия воды из колодца. Тот выигрыш в силе, какой получается при использовании ворота, определяется отношением радиуса той окружности, по которой совершается движение рукоятки, к радиусу цилиндра (барабана), на который наматывается веревка. К современному типу ворота относится лебедка. Это приспособление представляет собой систему, включающую цилиндр и два зубчатых колеса разного радиуса. Выигрыш в силе, который в общем дает лебедка, определяют совокупным действием двух воротов. Современные устройства дают выигрыш в сорок-сто раз.

Наклонная плоскость

Этот простой механизм также часто применяют при подъеме тяжелых тел. Выигрыш в силе определяют отношением длины самого приспособления к его высоте при условии малого трения. Зачастую, для создания большой силы (например, для работы ледокола или для колки дров) используют вид наклонной плоскости – клин. Его действие основывается на том, что при большом усилии в направлении обуха формируются большие силы, перпендикулярные боковым поверхностям устройства. Еще одной разновидностью наклонной плоскости является винт. Так же как и клин, это устройство способно менять направление либо числовое значение прилагаемой силы.

Простые механизмы. Рычаг

Это твердое тело, способное вращаться вокруг опоры (неподвижной). Наименьшее расстояние, которое разделяет точку опоры и прямую, вдоль которой воздействует сила на рычаг, называется плечом силы. Чтобы его найти, следует опустить перпендикуляр из точки опоры на линию действия усилия. Длина данного перпендикуляра и будет являться плечом. F1 и F2 – действующие на рычаг силы. Плечи, действующие на устройство – L1 и L2. Рычаг тогда находится в равновесии, когда действующие на него силы обратно пропорциональны плечам. Данное правило можно представить в виде формулы: F1 / F2 = L1 / L2. Этот принцип был установлен Архимедом. Данное правило показывает, что большую силу при помощи рычага можно уравновесить меньшей. Сила, приложенная к одному плечу, во столько раз больше той, что приложена к другому, во сколько одно плечо больше второго.

Как применяет приспособления человек сегодня?

Весьма распространены простые механизмы в быту. Так, достаточно сложно было бы открыть водопроводный кран, если бы не было у него небольшой ручки, которая представляет собой достаточно эффективный рычаг. То же можно сказать и о гаечном ключе, при помощи которого осуществляется откручивание или закручивание гаек или болтов. Чем длиннее рукоятка, тем легче будет осуществляться действие. Так, при работе с тяжелыми либо крупными гайками и болтами при ремонте сложных механизмов, станков, автомобилей, применяют ключи с рукоятками до одного метра в длину. Самая обычная дверь также является одним из видов рассматриваемых приспособлений.

Если пробовать открывать дверь возле ее крепления, то это будет весьма затруднительно. Однако чем дальше от петель располагается ручка, тем легче открыть дверь. Достаточно наглядным примером является прыжок с шестом. Его длина порядка пяти метров. При помощи этого рычага и правильно приложенного усилия спортсмену удается взлететь на высоту до шести метров. Длинное плечо составляет при этом примерно три метра. Рычаги встречаются и в разных частях человеческого тела и тела животного. Это, в частности, челюсти, конечности. Бытовыми примерами рычага являются кусачки, ножницы для резки металла или бумаги. Машины различного вида имеют в своей конструкции также приспособления, позволяющие получить выигрыш в силе. Например, педали либо ручной тормоз на велосипеде, ручки швейных машин, клавиши в пианино.

Комплексное применение приспособлений

Простые механизмы встречаются в самых разных сочетаниях. Комбинированные устройства включают в себя две и более детали. Не обязательно это будет сложным механизмом – многие простые приспособления можно считать комплексными. Так, в мясорубке присутствует ручка (ворот), проталкивающий мясо винт и нож-резак (клин). В наручных часах стрелки поворачиваются при помощи системы зубчатых колес, имеющих разный диаметр и находящихся друг с другом в сцеплении. Одним из известных комбинированных несложных механизмов является домкрат. В нем использовано сочетание ворота и винта.

Заключение

Как стало ясно, простые механизмы существенно облегчают труд человека. Они могут состоять из одной или нескольких деталей. При этом даже при наличии двух и более элементов могут оставаться простыми, но могут являться и достаточно сложными. Различные агрегаты, печатные прессы, двигатели включают в себя несколько деталей. Среди элементов есть и рычаги, блоки, винты, колеса на осях, наклонные плоскости, клин. Все эти приспособления работают в комплексе. Благодаря им человек существенно облегчает труд. Передача механической энергии от одной части устройства к другой может осуществляться по-разному. Цепи, ремни, шестерни или зубчатые колеса считаются наиболее распространенными устройствами, способствующими передаче усилия и заставляющими отдельные элементы двигаться медленнее или быстрее, в том или ином направлении. Сложными и высокоскоростными устройствами управляют, как правило, электронные приборы. Электрические датчики благодаря особой настройке показывают, когда необходимо включать тот или иной механизм, следят также за корректной и стабильной работой системы.

Многие устройства пришли в современную жизнь человека из самой древности. Люди постоянно совершенствуют сложные механизмы, расширяя таким образом сферу их применения. Несомненно, в повседневной жизни человека различные устройства занимают очень важное место. Многое невозможно представить без использования простых и сложных механизмов. Приспособления широко применяются в строительстве, сельском хозяйстве, при добыче полезных ископаемых и в прочих областях деятельности человека.

Читайте также: