Рычаги в технике, быту и природе.

• •

• 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.

• •

• Блок – одна из разновидностей

рычага. В быту применяется как неподвижный блок, который изменяет направление силы, например для поднятия тяжестей на высоту; так и подвижный блок, для получения выигрыша в силе.

Рычаг

• Рычаг представляет собой твердое

тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры.

• Кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила, называется плечом силы.

• • Рычаг находится в равновесии тогда,

когда силы, действующие на нег , обратно пропорциональны плечам этих сил.

• Правило рычага было установлено Архимедом около 287-212 г.г. до н. э.

• Из этого правила следует, что меньшей силой можно уравновешивать при помощи рычага большую силу. При этом плечо меньшей силы должно быть длиннее плеча большей силы.

•

Рычаг в технике, природе, быту

• Правило рычага лежит в основе действия различного рода устройств и инструментов, применяемых в технике и быту там где требуется выигрыш в силе или пути. Примером могут служить ножницы, кусачки, ножницы для резки металла. 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.

• Рычаги встречаются также в разных частях тела животных и человека. Это конечности, челюсти. Много рычагов можно указать в теле насекомых, птиц, в строении растений.

•

Историческая справка• Великий математик , механик и

инженер древности Архимед родился в 287 г. до н. э. (предположительно) в

Сиракузах – богатом торговом городе Сицилии. Отцом его был астроном Фидий, который привил сыну с детства любовь к математике, механике и астрономии. Уже при жизни Архимеда вокруг его имени создавались легенды, поводом для которых служили его поразительные изобретения, производившие ошеломляющее действие на современников. Известен рассказ о том, как Архимед сумел определить, сделана ли корона царя Нерон из чистого золота или ювелир подмешал туда значительное количество серебра. Удельный вес золота был известен, но трудность состояла в том, чтобы точно определить объём короны: ведь она имела неправильную форму! Архимед всё время размышлял над этой задачей. Как-то он принимал ванну, и тут ему пришла в голову блестящая идея: погружая корону в воду, можно определить её объём, измерив объём вытесненной ею воды.

Легенда.• Другая легенда рассказывает, что

построенный Гипероном в подарок египетскому царю Птолемею роскошный корабль «Сирокосия» никак не удавалось спустить на воду. Архимед соорудил систему блоков (полиспаст), с помощью которой он смог проделать эту работу одним движением руки. Этот случай или размышления Архимеда над принципом рычага послужили поводом его крылатых слов: «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю».Архимед прославился и другими механическими конструкциями. Изобретённый им бесконечный, или архимедов, винт для вычёрпывания воды до сих пор применяется в Египте. Архимед построил планетарий, или «небесную сферу», при движении которой можно было наблюдать движение пяти планет, восход Солнца и Луны, фазы и затмения Луны, исчезновение обоих тел за линией горизонта. Идеи Архимеда почти на два тысячелетия опередили своё время.

Момент силы.• • Произведение модуля силы,

вращающей тело, на ее плечо называется моментом силы.

• M=F*l•  Единицей измерения момента силы

является 1 ньютон*метр.• Отсюда можно сформулировать

еще одно правило равновесия рычага:• рычаг находится в равновесии под 

действием двух сил, если момент силы, вращающей его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающей его против часовой стрелки.

• Это правило называют правилом моментов.

• Момент силы характеризует действие силы и показывает, что оно зависит одновременно и от модуля силы, и от ее плеча. Действительно, дверь тем легче повернуть, чем дальше от оси вращения приложена действующая на нее сила; ведро тем легче поднять из колодца, чем длиннее ручка ворота и т. д.

Момент силы

Груз легче нести, когда момент силы наименьший, то есть, при одинаковомгрузе, имея меньшее плечо, момент силы будет меньшим. Первомумальчику легче нести груз.

1 2

Рычажные весы

На принциперычага основанодействие рычаж-ных весов:а)автомобильных,б)учебных,в)медицинских,г)магазинных.

аб

в г

Правило рычага в быту

Ножницы-это рычаг, ось вращения которого проходитчерез винт, соединяющийобе половины ножниц. Действующей силой F1 являетсямускульная сила руки человека,сжимающего ножницы. Противо-действующей силой F2 – силасопротивления материала, кото-рый режут ножницы.В зависимости от назначенияножниц их устройство бывает различным: а) для резки материала ручки короче лезвий,б) для резки металла, ручкидлиннее лезвий, т. к. сопротивление металла больше,в) у кусачек еще больше разница между длиной ручек и режущей частью, предназначенных для перекусывания проволоки.

а

б

в

Выигрыш в силе

Используя правило рычага, рабочий перевозит по весубольший груз на тележке, чем он нес бы его в руках.

Рычаги в природе

а б

Рычаги встречаются в разных частях тела животных и человека:а) согнутая в локте под прямым углом рука человека держит мяч, вданном случае мускульная сила равна весу мяча, локоть – опора,лучевая кость – плечо рычага; б) человек давит ногой на педаль,в зависимости от расположения стопы на педали, т.е. точки опорыможно давить на педаль с разной силой.