Какие бывают рычаги физика. Кто придумал Рычаг - Когда Изобрели? Нужна помощь в учебе

Вам понадобится

  • приборы:
  • - прибор для измерения длины;
  • - калькулятор.
  • математические и физические формулы и понятия:
  • - закон сохранения энергии;
  • - определение плеча рычага;
  • - определение силы;
  • - свойства подобных треугольников;
  • - вес груза, который необходимо переместить.

Инструкция

Использование рычага состоит в том, что вы можете перемещать тяжелый объект с меньшим усилием, чем вес объекта, ускорять движение объекта, применяя силу с меньшей скоростью или перемещая объект дальше, чем расстояние, которое вы применяете к рычагу. Использование дает вам преимущество.

Вы можете использовать рычаг Класса 1 или Класса 2, чтобы увеличить силу, нажимающую на нагрузку, в зависимости от местоположения точки опоры. Чтобы увеличить силу на нагрузке, длина усилительного рычага рычага должна быть больше, чем длина рычага нагрузки.

Начертите схему рычага, обозначив на ней силы F1 и F2, действующие на оба его плеча. Обозначьте плечи рычага как D1 и D2. Плечи обозначаются от точки опоры до точки приложения силы. На схеме постройте 2 прямоугольных треугольника, их катетами будет являться расстояние, на которое необходимо переместить одно плечо рычага и на которое переместится при этом другое плечо и собственно плечи рычага, а гипотенузой - расстояние между точкой приложения силы и точкой опоры. У вас получатся подобные треугольники, поскольку в случае приложения силы к одному плечу второе отклонится от исходной горизонтали на точно такой же угол, что и первое.

Использование рычагов класса 1 или класса 2

Уравнение для сил относится к выполненной работе и отношениям расстояния для рычага. Из уравнения вы можете определить неизвестную силу или длину.

  • Как выглядят рычаги класса 1 и класса 2?
  • Что такое уравнение силы рычага?
  • Каков пример применения уравнения?
Вы можете использовать рычаг для увеличения приложенной силы для подъема тяжелой нагрузки. Клавиши Класса 1 или Класса 2 используются для увеличения выходной силы.

Применение рычага класса 1 заключается в подъеме большой породы. Тачка - пример использования рычага класса 2 для подъема и транспортировки тяжелой нагрузки. С тачкой колесо действует как точка опоры. Предполагая, что сила резистивного трения на опоре пренебрежимо мала, соотношение между входом или усилием и силой на нагрузке зависит от отношения рычагов рычага в соответствии с уравнением.

Вычислите расстояние, на которое необходимо переместить рычаг. Если вам дан реальный рычаг, который необходимо переместить на реальное расстояние, просто измерьте длину нужного отрезка с помощью линейки или рулетки. Обозначьте это расстояние как Δh1.

Вычислите работу, которую должна совершить сила F1, чтобы передвинуть рычаг на нужное вам расстояние. Работа вычисляется по формуле A=F*Δh, В данном случае формула будет выглядеть как А1=F1*Δh1, где F1 - сила, действующая на первое плечо, а Δh1- уже известное вам расстояние. По той же самой формуле вычислите работу, которую должна совершить сила, действующая на второе плечо рычага. Эта формула будет выглядеть как A2=F2*Δh2.

Энциклопедия Колумбии, 6-е изд. Рычаг, простая машина, состоящая из стержня, поддерживаемого в некоторой неподвижной точке вдоль его длины и используемого для преодоления сопротивления во второй точке путем приложения силы в третьей точке. Стационарная точка рычага известна как его точка опоры. Термин рычаг также применяется к выступающей части, которая перемещается для работы или регулировки внутренних механизмов, таких как рычаг, перемещенный вправо или влево, чтобы включить или выключить электрический ток или отрегулировать размер отверстия затвора в камера.

Вспомните закон сохранения энергии для замкнутой системы. Работа, которую совершает сила, действующая на первое плечо рычага, должна быть равна той, которую совершает противодействующая ей сила на втором плече рычага. То есть получается, что А1=А2, а F1*Δh1= F2*Δh2.

Вспомните соотношения сторон в подобных треугольниках. Отношение катетов одного из них равно отношению катетов другого, то есть Δh1/Δh2=D1/D2, где D - длина одного и другого плеча. Заменив соотношения на равные им в соответствующих формулах, получаем следующее равенство:F1*D1=F2*D2.

Эксперимент показал, что две равные силы, действующие в противоположных направлениях, то есть по часовой стрелке и против часовой стрелки, и прикладываемые к равномерному рычагу на равных расстояниях от точки опоры, противодействуют друг другу и устанавливают равновесие или равновесие в рычаге. Эксперимент также показал, что две неравные силы при действии в противоположных направлениях приведут к равновесию, когда произведение величины одной силы и ее усилительного рычага или рычага будет равно произведению величины другой силы и ее усилие рычаг.

Вычислите передаточное число I. Оно равно отношению нагрузки и приложенной силы для ее перемещения, то есть i=F1/F2=D1/D2.

При вязании на спицах создаются различные детали кроя моделей пуловеров, платьев, кофт и прочих изделий с линией плеч. Они могут иметь прямоугольные формы спинки и переда, либо оформляются так называемым плечевым скосом. Чтобы одежда выглядела более изящной, по правую и левую сторонам ее верхней части нужно постепенно убавлять петли. Важно правильно рассчитать последовательность этих убавлений, тогда изделие точно ляжет по фигуре.

В физике произведение силы его усилием руки называется моментом силы; общий вывод, известный как принцип моментов, утверждает, что равновесие устанавливается, когда сумма моментов сил, действующих по часовой стрелке, равна сумме моментов сил, действующих в направлении против часовой стрелки. В результате можно преодолеть очень большую силу на небольшом расстоянии от точки опоры с очень небольшой силой на большом расстоянии от точки опоры. Архимед должен был хвастаться, имея в виду рычаг, который, учитывая место, чтобы стоять, мог перемещать мир.

Рычаг

Рычаги используются, чтобы получить большое усилие на коротком конце, прикладывая маленькое на длинном

История

Человек стал использовать рычаг ещё в доисторические времена , интуитивно понимая его принцип. Такие инструменты, как мотыга или весло , применялись, чтобы уменьшить силу, которую необходимо было прикладывать человеку. В пятом тысячелетии до нашей эры в Месопотамии применялись весы , использовавшие принцип рычага для достижения равновесия. Позже, в Греции , был изобретён безмен , позволивший изменять плечо приложения силы, что сделало использование весов более удобным. Около 1500 года до н. э. в Египте и Индии появляется шадуф, прародитель современных кранов, устройство для поднимания сосудов с водой.

Классификация и применение рычагов. При использовании небольшой силы для преодоления большого уровня рычаг находит много распространенных применений. Рычаг используется для подтасовки, как в случае лома, или для подъема. Например, точка опоры - это точка, на которой лоб опирается, когда используется для подъема или вытаскивания какого-либо предмета; усилие применяется в конце дальше от точки опоры и относительно невелико. Расстояние от рук оператора до точки опоры известно как рычаг или усилие, при этом объект, находящийся в свободном состоянии, является сопротивляющей силой или сопротивлением, расстояние от объекта до точки опоры является сопротивлением.

Неизвестно, пытались ли мыслители тех времён объяснить принцип работы рычага. Первое письменное объяснение дал в III веке до н. э. Архимед , связав понятия силы , груза и плеча. Закон равновесия, сформулированный им, используется до сих пор и звучит как: «Усилие, умноженное на плечо приложения силы, равно нагрузке, умноженной на плечо приложения нагрузки, где плечо приложения силы - это расстояние от точки приложения силы до опоры, а плечо приложения нагрузки - это расстояние от точки приложения нагрузки до опоры». По легенде, осознав значение своего открытия, Архимед воскликнул: «Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю!».

Рычаги, в которых точка опоры находится между усилием и сопротивлением, как в ломе и балансе луча, известны как первоклассные рычаги. Точка опоры также может быть расположена на одном конце рычага с усилием, прилагаемым к другому концу, и между сопротивлением; этот тип рычага, показанный тачкой и щипцами, известен как рычаг второго класса. Конечная возможность, известная как рычаг третьего класса, усиливает усилия между опорой и сопротивлением и иллюстрируется различными типами щипцов.

Многие другие обычные инструменты, инструменты и приборы - это применение принципа рычага. Человеческое предплечье - это применение рычага третьего класса, локтем, действующим как точка опоры, весом, удерживаемым в руке, и поднятым как сопротивление, и тягой мышц между локтем и рукой как усилием. В рычаге второго класса усилие всегда длиннее рычага сопротивления, так что меньшее усилие перемещает большее сопротивление, в то время как в рычаге третьего класса обратное всегда верно, при этом усилие больше сопротивления.

В современном мире принцип действия рычага используется повсеместно. Практически любой механизм, преобразующий механическое движение, в том или ином виде использует рычаги. Подъёмные краны , двигатели , плоскогубцы, ножницы , а также тысячи других механизмов и инструментов используют рычаги в своей конструкции.

В первоклассном рычаге усилие может быть больше или меньше сопротивления, в зависимости от местоположения точки опоры. Рычаг Простая машина, используемая для умножения силы, применяемой к объекту, обычно для повышения тяжелой нагрузки. Рычаг состоит из стержня и точки, вокруг которой шарнир поворачивается. Например, в ломе приложенная сила и объект, подлежащий перемещению, находятся на противоположных сторонах точки опоры, с целью применения усилия дальше от точки опоры.

Для каждого правильного ответа вы получите 5 кредитных баллов, а лучший выбранный ответ получит 25 кредитных баллов. Неверные ответы не будут зачислены и могут нанести ущерб вашим рейтингам профиля. Эксперимент показал, что две равные силы, действующие в противоположных направлениях, то есть по часовой стрелке и против часовой стрелки, и прикладываются к равномерному лифту на равных расстояниях от точки опоры, противодействуют друг другу и устанавливают равновесие равновесия или равновесия в рычаге.

Принцип действия

Принцип работы рычага является прямым следствием закона сохранения энергии . Чтобы переместить рычаг на расстояние сила, действующая со стороны груза, должна совершить работу равную:

.

Если посмотреть с другой стороны, сила, приложенная с другой стороны, должна совершать работу

Рычаг - это машина, состоящая из балки или жесткого стержня, вращающегося на фиксированном шарнире или опоре. Рычаг - это твердое тело, способное вращаться на самой точке. Рычаг = жесткий стержень, опирающийся на шарнир, используемый для перемещения тяжелой или прочно закрепленной нагрузки с одним концом, когда давление прикладывается к другому.

Это закон рычага, который доказал Архимед, используя геометрические рассуждения. Это одна из шести простых машин, идентифицированных учеными эпохи Возрождения. Балка или сплошной стержень Точка опоры или точка поворота Входная сила Выходная сила. В традиционном рычаге точка опоры остается в неподвижном положении, а сила применяется где-то вдоль длины луча. Рычаг представляет собой простую машину, состоящую из двух компонентов материала и двух рабочих компонентов.

,

где - это перемещение конца рычага, к которому приложена сила . Чтобы выполнялся закон сохранения энергии для замкнутой системы, работа действующей и противодействующей сил должны быть равны, то есть:

, .

По определению подобия треугольников , отношение перемещений двух концов рычага будет равно отношению его плеч:

Рычаги могут использоваться для того, чтобы на одном конце нанести небольшое усилие на небольшом расстоянии, оказывая лишь небольшое усилие на большее расстояние на другом. В физике рычаг представляет собой жесткий объект, который используется с соответствующей точкой опоры, чтобы умножить механическую силу, которая может быть применена к другому объекту. Рычаг позволяет затрачивать меньше усилий для перемещения объекта на расстояние. Это усовершенствование также называют механическим преимуществом.

В нашей повседневной жизни мы встречаем три класса рычагов. Примером первого класса являются подножка и качели; дверь и гаечный ключ являются примерами второго класса; и пара пинцетов и человеческая рука - примеры третьего рода. Рычаги использовались с доисторических времен для выращивания, раскопок и перемещения крупных объектов. Такие орудия, как мотыги, стропы и весла, были задуманы и построены для усиления человеческого усилия.

, следовательно .

Учитывая, что произведение силы и расстояния является моментом силы , можно сформулировать принцип равновесия для рычага. Рычаг находится в равновесии, если сумма моментов сил (с учётом знака), приложенных к нему, равна нулю.

Для рычагов, как и для других механизмов, вводят характеристику, показывающую механический эффект, который можно получить за счёт рычага. Такой характеристикой является передаточное отношение , оно показывает, как соотносятся нагрузка и приложенная сила:

Э. шадуф, предшественник крана, появился в Египте и Индии как устройство для подъема контейнеров с водой. Рычаги - это один класс простых машин. Их работа зависит от относительных положений нагрузки; стержень, называемый точкой опоры; и прилагаемые усилия. Чтобы максимально использовать прилагаемые усилия, было обнаружено, что наиболее эффективное размещение точки опоры близко к нагрузке.

Принцип рычага может быть получен с использованием законов движения Ньютона и современной статики. Важно отметить, что объем выполненной работы задается расстоянием силы. Чтобы использовать рычаг для подъема определенной единицы веса с усилием в пол единицы, расстояние от точки опоры места, где применяется сила, должно быть в два раза больше расстояния между весом и точкой опоры. Например, чтобы вдвое увеличить усилия по подъему груза, находящегося на расстоянии одного метра от опоры, нам нужно было бы применить силу в двух метрах от другой стороны опоры.

.

Составной рычаг

Составной рычаг представляет собой систему из двух и более простых рычагов, соединённых таким образом, что выходное усилие одного рычага является входным для следующего. Например, для системы из двух последовательно связанных рычагов, если на входное плечо первого рычага приложена сила , на другом конце этого рычага выходное усилие окажется , и связаны они будут с помощью передаточного отношения:

Количество выполненных работ всегда одинаковое и не зависит от размеров рычага. Рычаг позволяет только торговать усилиями на расстояние. Существует три класса рычагов, представляющих различия в расположении точки опоры и входных и выходных сил. Первым классом является рычаг, в котором точка опоры находится между входной силой и выходной силой. При работе к секции стержня прикладывается сила, которая заставляет рычаг качаться вокруг опоры, преодолевая сопротивление на противоположной стороне. Опорная точка - это центр рычага, на котором лежит стержень.

.

При этом на входное плечо второго рычага будет воздействовать такое же усилие , а выходным усилием второго рычага и всей системы будет , передаточное отношение второй ступени будет равно:

.

При этом механический эффект всей системы, то есть всего составного рычага, будет вычисляться как отношение входного и выходного усилия для всей системы, то есть:

Это поддерживает усилие и нагрузку. В рычаге второго класса вход расположен на противоположной стороне штанги, выход находится в середине полосы, а точка опоры расположена со стороны бара напротив входа. Следует отметить, что для этого класса рычагов входное усилие выше выходной нагрузки, отличной от рычагов первого и второго классов. Однако также обратите внимание, что усилие ввода перемещается на более короткое расстояние, чем нагрузка. Таким образом, он по-прежнему использует свои возможности для облегчения выполнения определенных задач.

.

Таким образом, передаточное отношение составного рычага, состоящего из двух простых будет равно произведению передаточных отношений входящих в него простых рычагов.

Такой же подход решения можно применять и для более сложной системы, состоящей, в общем случае из n рычагов. В этом случае в системе будет присутствовать 2n плеч. Передаточное отношение для такой системы будет вычисляться по формуле.

Рычаг третьего класса использует усилие в центре, в то время как выходная нагрузка находится с одной стороны, поднимая нагрузку на противоположный конец. Пинцеты для рук человека Слинги, требушеты и удочки Различные инструменты, такие как мотыга или коса Основной корпус пары кусачек для ногтей, в которых ручка прикладывает входящую силу Лопата сруба Сшивание скрепки Хоккейная доска Лодка весла Мышеловка. Альтернативно, термин «лягушки откладывать яйца» также можно использовать аналогичным образом. Некоторые люди помнят слово «эльф», которое сортирует классы от третьего до первого. В этой статье описывается, как это сделать.

,