close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Простые механизмы (презентация)

код для вставкиСкачать
Тело находится в покое
Сила тяжести и сила реакции опоры действуют вдоль
одной прямой, поэтому для решения задачи можно
силы изобразить из одной точки.
если
l1
l2
и
то тело будет вращаться
относительно некоторой
оси, но тело в целом
перемещаться не будет.
Простые механизмы
Используемые человеком механизмы могут
быть устроены очень сложно, однако для
понимания их работы достаточно изучить
так называемые
простые механизмы.
Простыми механизмами называют
приспособления для преобразования
движения и силы
Большинство из простых механизмов
были изобретены ещё до нашей эры.
Например,
блоки, вороты, кабестаны, полиспасты
издревле применялись при
кораблестроении и мореплавании.
ПРОСТЫЕ
МЕХАНИЗМЫ
РЫЧАГ
Рычагом называют
твёрдое тело, которое может
вращаться вокруг неподвижной
опоры.
?
?
l1
l2
?
l1 – плечо силы F1
l2 – плечо силы F2
Прямая, проходящая через вектор силы, называется
линией действия силы.
Кратчайшее расстояние от оси рычага до линии
действия силы называется
плечом силы.
l1
l2
?
l1 – плечо силы F1
l2 – плечо силы F2
Условие равновесия рычага
Равновесие сил на рычаге
Рычаг находится в
равновесии тогда, когда
силы, действующие на
него, обратно
пропорциональны плечам
этих сил.
F2
F1
l1
l2
Правило рычага было установлено
Архимедом около 287-212 г.г. до н. э.
Качели будут находиться в равновесии
или нет?
F1 2 F 2
6
5
4
3
2
1
1
2
3
4
5
В какой точке необходимо расположиться утёнку,
чтобы качели находились в равновесии?
6
При помощи рычага можно маленькой силой
уравновесить большую силу.
Рассмотрим, например, подъём ведра из колодца.
Рычагом является колодезный
ворот - бревно с прикреплённой 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.
Кратчайшее расстояние от оси рычага
до линии действия силы называется
плечом силы.
Плечом бо́льшей силы является отрезок OB,
а плечом меньшей силы – отрезок OA.
Из рисунка видно, что OA > OB.
*
Из геометрии вы знаете, что кратчайшее расстояние от
точки до прямой – это расстояние по перпендикуляру к
этой прямой.
Найдите точку опоры (ось вращения) и плечи.
Из истории простого
механизма…
Ещё до Нашей Эры
люди начали
применять рычаги
в строительном деле.
Например,
на рисунке вы видите
использование рычага
при постройке
пирамид в Египте.
ПРИМЕНЕНИЕ РЫЧАГА
Правило рычага лежит в основе действия различного
рода устройств и инструментов, применяемых в
технике и быту там, где требуется выигрыш в силе или
пути.
Примеры рычагов:
ножницы, кусачки, ножницы для резки металла,
ручка швейной машины, педали или ручной тормоз
велосипеда, клавиши пианино, весы
Рычаги встречаются также в разных частях тела
животных и человека.
Это - конечности, челюсти.
Рычажные весы
РЫЧАГ
Каков выигрыш в силе?
№ 733, 736, 742, 748
Домашнее задание
§ 55, 56, № 741, 744
1. Какой простой механизм применялся в Египте
при строительстве пирамид?
2. Что представляет собой рычаг?
F2
3. Что называют плечом силы?
F1
4. Какое действие оказывают на рычаг силы?
5. В чём состоит правило равновесия рычага?
6.
Кто установил правило равновесия рычага?
l1
l2
Рычаг-линейка применяется для выяснения
условий равновесия рычага и проверки правила
моментов сил. Может ли данный рычаг находиться в
равновесии?
Момент силы
Что такое момент силы?
Качели. Это устройство вы знаете с детства.
Что произойдет, если девочка сядет с краю?
O
Момент силы
Что такое момент силы?
Что нужно сделать, чтобы качели пришли в
равновесие?
O
Расчёт момента силы
F2
F1
l1
l2
F1 l 1 F 2 l 2
М F l
Момент силы = сила · плечо силы
F - сила, l – плечо силы.
1 Н м = 1Н 1м
Типы моментов сил
Какое действие оказывают на рычаг силы?
(Поворачивают его в двух направлениях:
по часовой стрелке и против.)
Два типа моментов сил:
Момент
силы по часовой стрелки
Момент силы против часовой стрелки
Кот весом 20Н, сидит справа на конце качелей,
расстояние между котом и центром опоры равно
3метра.
Чему равен момент силы, действующей на качели?
_______________________________________________
Решение:
В этом случае кот вызывает момент по часовой
стрелке.
M = F l,
M = 20 3 = 60 Н м
O
l = 3м
F
Утка стоит в одном конце качелей, на расстоянии 5м
от центра опоры. Найдите момент силы, если вес утки
равен 10Н.
_________________________________________________
Решение:
Вес утки вызывает момент против часовой стрелки .
M = F l,
M = 10 5 = 50 Н м
l = 5м
F
Как направлена сила, действующая на рычаг?
Где находится точка опоры?
Какое расстояние является плечом силы?
F
l
F
l
F
l
F
F
l
ПРАВИЛО
МОМЕНТОВ
Рычаг находится в равновесии под действием
сил, если сумма моментов сил, вращающих его по
часовой стрелке, равна сумме моментов сил,
вращающей его против часовой стрелки.
М1 М2
Используя данные рисунка, найдите значение l.
6м
O
l
10Н
30Н
Используя данные рисунка, найдите значение l3.
F1= 10 Н
F2= 15 Н
F3= 30 Н
l1= 6 м
l2= 4 м
l3 - ?
O
F1
l3
F2
М1 М2 М3
F1 l 1 F2 l 2 F3 l 3
F3
l3 F1 l 1 F 2 l 2
F3
Подведение итогов урока и краткое знакомство с темой
следующего урока путём привлечения компьютерной модели
(CD , Виртуальные лабораторные работы 7-9класс).
Домашнее задание
§ 57, 58, Упр. 30 (1, 5)
ПРАВИЛО МОМЕНТОВ
БЛОКИ
Неподвижным блоком
называют такой блок,
ось которого закреплена
и при подъёме грузов
не поднимается и не
опускается.
Неподвижный блок не
F1
даёт выигрыша в силе
F2
(F1 = F2), но позволяет
менять направление
действия силы.
F2
Подвижный блок - это
блок, ось которого
поднимается и
опускается вместе с
грузом.
=>
Подвижный блок даёт
выигрыш в силе в 2 раза.
F1
О том, что рычаги, блоки и прессы позволяют
получить выигрыш в силе, вы уже знаете.
Однако "даром" ли даётся такой выигрыш?
Ясно видно, что
при пользовании
рычагом более
длинный его конец
проходит
бо́льший путь
l2
S1 – путь, пройденный
2
l1
точкой приложения
силой F1
S2 – путь,
пройденный точкой
приложения силой F2
F1
F2
2
s2
s1
2
=>
Пути, пройденные точками
приложения сил на рычаге,
обратно пропорциональны силам
F1
F2
s2
s1
"Золотое правило" механики
Итак, во сколько раз выигрываем в силе,
во столько раз проигрываем в пути.
s1
s2
F2
F1
?
F1 s 1 F2 s 2
F s А
А1 А 2
При использовании рычага выигрыша в работе
не получают.
Даёт выигрыш в работе неподвижный блок?
Ответ обосновать.
см. рис. 165 (стр. 146)
Даёт выигрыш в работе подвижный блок?
Ответ обосновать.
см. рис. 170 (стр. 149)
НАКЛОННАЯ ПЛОСКОСТЬ
Её применяют, чтобы получить выигрыш в силе,
то есть при помощи меньшей силы
противодействовать большей силе.
Вкатывая бочки по
наклонной плоскости,
пираты прикладывают
меньшую силу, нежели
если бы они поднимали
бочки на верёвках.
Сравните работу, совершённую при перемещении по
наклонной плоскости, с работой, совершённой при
подъёме этого груза на верёвках по вертикали.
№ 758, 760, 761, 764, 765, 766
Домашнее задание
§ 59, 60, Упр. 31 (1, 2)
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
2h = 2 ∙1,5 = 3 м.
Упражнение 31, стр.149
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.)
Дано:
h=7 м
F=160 Н
А-?
Решение:
1 способ
Подвижный блок дает выигрыш в силе в 2
раза.
Р = 2∙F
A = P·h
P = 2 ∙ 160 Н= 320 Н
A = 320Н ∙ 7 м = 2240 Дж
2 способ
Чтобы при помощи подвижного блока поднять груз на высоту h, надо
конец веревки, к которому прикреплен динамометр переместить на
высоту 2h=2∙ 7м=14 м.
S= 14 м – путь
Ответ: 2240 Дж
А=F·S
A=160Н ∙14 м=2240 Дж
Как применить блок для
выигрыша в расстоянии?
F2
S2
Есть замечания по рисунку?
В
А
F2
O
2
т .к .
F2
F1
F1
S1
то
F1
s1
s2
2
s1
s2
Как можно соединить друг с другом подвижные и неподвижные блоки,
чтобы получить выигрыш в силе в 4 раза? в 6 раз?
Один подвижный блок дает выигрыш в силе в 2 раза, следовательно, комбинация
2-ух подвижных и неподвижного блока даст выигрыш в силе в 4 раза,
а 2-ух неподвижных и 3-ех подвижных в 6 раз.
Через неподвижный блок перекинута верёвка. Один конец её
прикреплён к поясу монтажника, а второй он тянет вниз с
некоторой силой. Какова эта сила, если вес рабочего 700 Н?
Трением в блоке и массой веревки пренебречь.
Действующую на
монтажника силу
тяжести
уравновешивает сумма
сил упругости
свисающих с блока
концов веревки. Поэтому
сила натяжения каждого
из них равна половине
веса человека. Значит,
рабочий тянет конец
веревки с силой 350 Н.
Коэффициент полезного действия
КПД КПД -
Ап
Аз
Ап
Аз
100 %
- буква «эта»
Ап - полезная работа
Аз - затраченная работа
Ап < Аз всегда
=>
=>
Ап
Аз
1
100 %
Отношение полезной работы к затраченной
работе называется коэффициентом полезного
действия.
№ 789
№ 791
КПД второго блока меньше, поскольку,
используя его, необходимо поднимать блок.
ЛОТО
Домашнее задание
§ 61, задача
№ 797
КЛИН
- одна из разновидностей простого
механизма под названием "наклонная
плоскость".
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
величину приложенной силы.
Как применить блок для выигрыша в расстоянии?
Чтобы применить блок для выигрыша в расстоянии
(проигрывая в силе), нужно прикладывать силу к его оси. И
при перемещении блока оси блока на расстояние l конец
веревки переместится на расстояние 2 х 1.
ВИНТ
- является второй разновидностью простого механизма
под названием "наклонная плоскость".
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").
Замечание 1
Подобно клину, винт может изменять
направление и / или числовое значение
приложенной силы.
Замечание 2
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.
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.
Изобретённый Архимедом бесконечный 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.
Уже при жизни Архимеда вокруг его имени создавались
легенды, поводом для которых служили его поразительные
изобретения, производившие ошеломляющее действие на
современников.
Легенда 1
Легенда 2
Легенда 1
Известен
рассказ о том, как Архимед сумел
определить, сделана ли корона царя Гиерона 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 2
Другая легенда рассказывает, что построенный
Гиероном 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 послужил поводом для его
крылатых слов: «Дайте мне точку опоры, и я
сдвину Землю».
ВО́РОТ
Устройства использующие принцип ворота: ворот
колодца с ручкой, отвёртка, велосипед.
Простейшая отвёртка представляет собой
обычно стержень с наконечником, который
при работе вставляют в шлиц, другой конец
стержня снабжён деревянной, пластмассовой
или резиновой рукояткой.
Диаметр рукоятки находится обычно в
пределах от 10 до 40 мм. Поскольку
зависимость между диаметром рукоятки и
крутящим моментом, выдаваемым на деталь,
прямая, то обычно диаметр тем больше, чем
больше размер деталей, под шлиц которых
рассчитана отвёртка. Поэтому отвёртки,
предназначенные для мелких деталей,
снабжаются тонкими рукоятками во
избежание срыва шлица или резьбы или
разрыва детали.
ВОРОТ
Кабестаны (лебёдка)
Винтовая передача
Юла — содержит
механизм, в котором для
раскручивания
используется
винтообразный осевой
стержень. Во время
опускания этого стержня
вниз осуществляется
винтовая передача
Шнек
Шнек (от нем. Schnecke, буквально —
улитка) — стержень со сплошной
винтовой гранью вдоль продольной оси.
Прообразом современных винтовых
конвейеров стала изобретённая
Архимедом в 3 веке до н. э.
водоподъёмная машина, получившая
название Архимедов винт.
Применяется в свёрлах для удаления
стружки.
Используют для подачи или смешения
насыпных и жидких компонентов.
Является основной рабочей частью
механизма мясорубок.
Инструмент для бурения скважин..
Зубчатая передача
Зубча́тое колесо́, шестерня́ — основная деталь зубчатой передачи в виде диска с
зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в
зацепление с зубьями другого зубчатого колеса.
Работа цилиндрической зубчатой передачи
Зубчатые колёса обычно используются па́рами с разным числом зубьев с целью
преобразования вращающего момента и числа оборотов валов на входе и выходе.
Колесо, к которому вращающий момент подводится извне, называется ведущим, а
колесо, с которого момент снимается — ведомым. Если диаметр ведущего колеса
меньше, то вращающий момент ведомого колеса увеличивается за счёт
пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот. В соответствии
с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать
пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а
их произведение — механическая мощность — останется неизменным. Данное
соотношение справедливо лишь для идеального случая, не учитывающего потери
на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.
Реечная
передача
Цилиндрическая
зубчатая
передача
Цевочная
передача
Коронное колесо — особый вид колёс,
зубья которых располагаются на
боковой поверхности. Такое колесо
обычно стыкуется с обычным
прямозубым, либо с барабаном из
стержней (цевочное колесо), как в
башенных часах.
Наклонная плоскость
Документ
Категория
Презентации по физике
Просмотров
931
Размер файла
4 796 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа