Hogyan van elrendezve az első felfüggesztő kar? Munka és egyszerű mechanizmusok.

Április 28-án kerül megrendezésre az iskolában a NOU "Spectrum" tudományos és gyakorlati konferenciája.

Egy kis történelem
Nagyon régen, még 2005-ben, diákjaimmal az iskolában megszerveztük a "Pythagorean" tudományos társaságot, ahol tanultunk. különféle tevékenységek olimpiai feladatok elemzésétől, ig kutatómunka. Minden évben az iskola többi matematikusának bevonásával konferenciákat tartottak, majd Nalcsikban tartották konferenciákra a gyerekeket. Srácaink minden évben díjat nyertek a köztársasági versenyeken. Minden úgy volt, ahogy lennie kell, megvolt a chartánk, programunk, követelményeink. Az év végén az eredményeket összesítették, és a NOU minden tagja tudományos címet kapott:

"tiszteletbeli akadémikus" - nemzetközi és orosz, köztársasági tantárgyi olimpiák, áttekintések, versenyek győztesei és díjazottai;
"akadémikus" - regionális és városi tantárgyi olimpiák, versenyek, bírálatok győztesei;
"mester" - a nyerteseknek iskolai olimpiákon, kritikák, versenyek;
"Bachelor" - iskolai versenyek, áttekintések, versenyek győztesei.

Ilyen bizonyságot kaptak a srácok (tudod, nagyon örültek nekik). Volt ilyen játékunk.

Akkoriban mindenki tudott társadalmunkról. Zümmögve. Egy nalcsiki konferencián egyszer azt mondták nekünk, hogy nem adhatnak minden alkalommal díjat, hogy ne adjanak be sok munkát a pályázatra. Ami szintén szerepet játszott. Amikor egy köztársasági verseny zsűritagja a gyerekek előtt azt mondja: "A ti munkáitok a legjobbak, de nem tudunk egynél több helyet adni" ....
http://alfusja-bahova.ucoz.ru/index/nou_quot_pifagorenok_quot/0-5
Mellesleg, minden srác, aki akkoriban tudományos társasággal foglalkozott, könnyen bekerült Moszkva és Szentpétervár legjobb műszaki egyetemeire. Ebben a pillanatban sikeresen végzett az egyetemeken. És egy lányt otthagytak a szentpétervári egyetemen (az egyetemek pontos nevét jelenleg nem tudom megnevezni). Büszke vagyok a srácaimra.

De mindennek vége szakad. És a NOU-unk is. Senki nem fizetett nekem semmit ezért a munkáért, és amint elkezdtek fizetni érte, "nekem magamnak kell egy ilyen tehén", kiderült, hogy iskolánknak nincs szüksége "Pythagorean" -ra, létrehoztak egy új társaságot "Spektrum". ahol minden "csúszás" történik, arról nem is akarok beszélni.

Egy kellemetlen eset után abbahagyta a fiúkkal való iskolai konferenciákon való részvételt.

Idén pedig úgy döntöttem, hogy elmegyek az iskolai konferenciára a köreimmel. Szerdán kezdtük el a projektet. Nézzük mi történik.

A kör következő óráján elkezdték kutatási projekt"Kar. A karok típusai. Tőkeáttétel az emberi életben."
A kutatómunka célja és célkitűzései:

Tanulmányozni az eszközt és a kar működési elvét;
Szerelje össze a „Lever” mechanizmust a Lego „Physics and Technology” segítségével;
Fedezze fel a kar tulajdonságait. Ismerje meg a kar egyensúlyi állapotát;
osztálytársak kikérdezése;
Fedezze fel a kar használatát otthon, otthon, technikában, sportban és szórakozásban;
Következtetések.

Megbeszéltük a srácokkal:

Tudtad?
A "lever" (angolul lever) kifejezés innen származik francia szó levier, ami fordításban azt jelenti, hogy "emelni"
Az ősidők óta az ember munkája megkönnyítésére különféle mechanizmusokat használ, amelyek képesek az ember erejét sokkal nagyobb erővé alakítani. Háromezer évvel ezelőtt, a piramisok építésekor Az ókori Egyiptom nehéz kőlapokat mozgattak és emeltek egyszerű mechanizmusokkal.
A kar egy merev rúd vagy szilárd tárgy, amely erőátvitelre szolgál. A kar segítségével megváltoztathatja az alkalmazott erőt (erőt), a mozgás irányát és távolságát. Mindegyik karban szükségszerűen van egy erő, egy támasz (vagy egy forgástengely) és egy terhelés (terhelés). Attól függően relatív pozíció megkülönböztetni az első, második és harmadik típusú karokat.
Ebben a leckében szétszedtük az eszközt és a kar működési elvét. A Lego segítségével háromféle "Lever" mechanizmust állítottak össze. Megpróbált némi kutatást végezni. Megtudtuk, hogy minden karnak van egy támaszpontja, egy erő alkalmazási pontja és egy terhelés (azaz terhelés) alkalmazási pontja.
A karok típusai
Az első típusú karokban a támaszpont az erő és a terhelés alkalmazási pontjai között helyezkedik el.
Az első típusú kar leggyakoribb példái a fűrész, a feszítővas, a fogó és az olló.

A második típusú karokban a támaszpont és az erőkifejtési pont ellentétes végeken van, a terhelés alkalmazási pontja pedig közöttük található. A második típusú tőkeáttétel leggyakoribb példái a diótörő, a talicska és a sörnyitó.

A harmadik típusú karokban a támaszpont és a terhelés alkalmazási pontja ellentétes végeken van, az erő alkalmazási pontja pedig közöttük van. A legtöbb nevezetes példák a harmadik típusú kar - csipesz és jégfogó.

A JavaScript le van tiltva a böngészőjében

A kör következő órájában folytatjuk a kutatást.

PS. Számos nagyszerű fizikus található ezen az oldalon, szívesen fogadok tanácsokat és javaslatokat projektünkkel kapcsolatban. Nem utasítok vissza semmilyen segítséget!

„A tudomány első lépései”

Önkormányzati költségvetés oktatási intézményátlagos általános iskola az egyes tantárgyak elmélyült tanulmányozásával 32. számú Samara

Szakasz: Fizika

Téma:"Van erő! Az elme nem szükséges?

Abramov Danila,

4B osztályos tanuló

MBOU 32. számú középiskola

megy. Lepedék

Munkavezető

Zibert Galina Ivanovna,

tanár Általános Iskola

Szamara, 2015

Tartalomjegyzék

én. Bevezetés …………………………………………………………………………..3

II. Fő rész. A kar és fajtái……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

III. Gyakorlati rész……………………………………………………..…..11

3.1 Karok a technológiában és a mindennapi életben ………………………………………………………….11

3.2. Laboratóriumi munka a témán

„Az emelőkar egyensúlyi feltételeinek tisztázása” ……………………………….12

3.3. Kísérletek otthon …………………………………… 13

3.4. Elven működő készülékek, modellek gyártása

kar ………………………………………………….…………………………..15

IV. Következtetés ……………………………………………………………..….….17

Irodalom ……………………………………………..…………………….…..18

Pályázatok…………………………………………………………………………19

Bevezetés

Egyszer az egész család autóval ment az erdőbe. Minden rendben volt, ha nem esett az eső. Arra késztetett minket, hogy jöjjünk vissza és menjünk haza. És persze az esőáztatta úton elakadtunk. Hiábavaló volt minden próbálkozás az autó tolására... És akkor apám azt mondta: „Bárcsak most, fiam, lenne egy erős ember, aki segítene rajtunk!”. De nem voltak a közelben erős emberek és hősök, és egy traktor hajtott oda. Letekerte a csörlőt, kábelt kötött az autónkra és 5 perc alatt kihúzta.

Mindig is nagyon szerettem volna erős, igazi segítő lenni, és olyan lenni, mint az orosz hősök - kedves, őszinte, erős és ügyes. De aztán feltettem magamnak a kérdést: „Hogyan tudnak egyesek ilyen lehetetlennek tűnő feladatokat elvégezni egy hétköznapi ember számára?”

előterjesztettemhipotézis - Valószínűleg vannak olyan mechanizmusok, amelyek segítenek az embernek erősebbé válni.(Lásd az 1. diát).

Cél kutatás : ismerje meg a legegyszerűbb mechanizmusok működési elvét.(Lásd az 1. diát).

A választ keresve a fizika tudományához fordultam. Megtanultam, hogy magának az embernek az ereje korlátozott, ezért gyakran használ eszközöket, hogy fokozza cselekvésének erejét.Az ilyen eszközöket egyszerű mechanizmusoknak nevezik. Ezek a következők: a kar és fajtái - blokk és kapu; ferde sík és fajtái - ék és csavar.

Feladatok :

1. ismerje meg a tőkeáttétel eredetét és típusait;

2. kísérleteket végezni karral;

3. felnőttek segítségével szimulálni a kar elvén működő eszközöket;

4. előkészíteni elektronikus prezentáció a vizsgálat eredményei szerint.(Lásd az 1. diát).

Egy tárgy: emelőkar.

Tantárgy: befolyást az emberek életében.

Mód Kulcsszavak: információkeresés a szakirodalomban és az interneten, megfigyelés, leírás és mérés, kísérleti munka,modellezés.

II . Kar és fajtái.

"Adj egy támaszpontot, és megmozgatom a Földet!"

Archimedes

Az ember racionális lény. Az elme volt az, amely mindig lehetőséget adott neki, hogy olyan eszközöket alkosson, amelyek erősebbé vagy gyorsabbá tették a vadállatnál, hogy olyan körülmények között élhessen, amelyek nélkül nem tudna életben maradni.

Az egyik első ilyen eszköz a kar volt. Még a primitív ember is a közönséges rudat súlyemelő eszközzé alakította. Egy hosszú botot a kő alá csúsztatva egy támaszként szolgáló fadarabra támasztva gond nélkül át lehetett vinni a követ egy másik helyre. Minél hosszabb a rúd, annál könnyebben lehet dolgozni. A kar feltalálása előrehaladt primitív ember fejlődésének útja mentén.

A kapát és az evezőt az ember találta fel, hogy csökkentse a bármilyen munka elvégzéséhez kifejtett erőt.(Lásd az 1. diát).

Az ie ötödik évezredben Mezopotámia olyan mérlegeket használt, amelyek a tőkeáttétel elvét alkalmazták az egyensúly eléréséhez.

Kar nélkül lehetetlen lett volna megemelni a nehéz kőlapokat a piramisok építésekor az ókori Egyiptomban. A 147 m magas Kheopsz piramis építéséhez 2 millió 300 000 kőtömböt használtak fel, amelyek közül a legkisebb tömege 2,5 tonna volt.

Kr.e. 1500 körül a shaduf megjelent Egyiptomban és Indiában - a modern daruk elődje, a hajók vízzel való emelésére szolgáló eszköz.Oroszországban is használták hasonló készülék vizet emelni a kútból, és „darunak” hívták.

Így nem ismerjük a kar szerzőjének nevét sem pontos dátum találmányait. De teljes bizalommal kijelenthetjük, hogy az ókori emberek matematikai szabályok és fizikatörvények nélkül találtak ki és széles körben használtak egyszerű mechanizmusokat, intuícióikra és tapasztalataikra támaszkodva.

2.2 Archimedes egy szerelő.

Kar, blokk, ferde sík érdekelte a tudós Arkhimédészt, akiben élt Ókori Görögország az ókorban. A Kr.e. III. században. e. Arkhimédész adta az első írásos magyarázatot a kar működési elvére, összekapcsolva az erő, a terhelés és a váll fogalmát. Az általa megfogalmazott egyensúlyi törvényt még mindig használják, és így hangzik:"A kar akkor van egyensúlyban, ha a rá ható erők fordítottan arányosak ezen erők vállaival.". Arkhimédész lefektette a kar teljes elméletét, és sikeresen átültette a gyakorlatba. Plutarch jelentése szerint Arkhimédész számos blokkkaros mechanizmust épített Syracuse kikötőjében, hogy megkönnyítse a nehéz terhek emelését és szállítását. Egyiptomban még mindig használják az általa feltalált vízkiszívásra szolgáló csavart (csiga).Archimedes egyben a mechanika első teoretikusa is. A síkfigurák egyensúlyáról című könyvét a kar törvényének bizonyításával kezdi.(Lásd az 1. diát).

A legenda szerint a „Syracusia” nehéz többfedélzetű hajót, amelyet Hieron Ptolemaiosz egyiptomi királynak ajándékozott, nem lehetett vízre bocsátani. Arkhimédész felépített egy blokkrendszert (polyspaszt), melynek segítségével egyetlen kézmozdulattal el tudta végezni ezt a munkát. A legenda szerint Arkhimédész ezzel egy időben ezt mondta: „Ha a rendelkezésemre állna egy másik Föld, amelyen állhatnék, a miénket mozgatnám” (egy másik változatban: „Adj egy támaszpontot, és felforgatom a világot le").(Lásd az 1. diát).

Arkhimédész mérnöki zsenialitása különös erővel mutatkozott meg Szirakúza rómaiak általi ostroma alatt, ie 212-ben. e. a Második alatt pun háború. De akkor már 75 éves volt!Arkhimédész megalkotta a körülbelül 250 kg tömegű köveket nagy sebességgel dobáló dobógépeket és olyan mechanizmusokat, amelyek nehéz rönköket dobtak a partról a hajókra. BAN BEN utóbbi évek Számos kísérletet végeztek az „ókori szuperfegyver” leírásának hitelességének ellenőrzésére. A megépített szerkezet megmutatta teljes teljesítményét.

Az úgynevezett "Arkhimédész mancsa" egyedülálló emelőgép volt - egy modern daru prototípusa. A városfalból kiálló hatalmas kar volt, és ellensúllyal volt felszerelve.(Lásd az 1. diát).

Az ókor híres történésze, Polybios azt írta, hogy ha egy római hajó megpróbált leszállni Siracusa közelében, ez a gép, amelyet egy speciálisan képzett személy irányított, megragadta a hajó orrát és megfordította. A rómaiak kénytelenek voltak feladni a város elfoglalásának gondolatát, és ostrom alá vették. Polübiosz ezt írta: „Ilyen csodálatos ereje egy embernek, egy tehetségnek, akit ügyesen irányítanak valamilyen üzletre... a rómaiak gyorsan birtokba vehetnék a várost, ha valaki eltávolítana egy vént a szirakuzaiak közül.”

Arkhimédész, szerelő szerepét értékelve szeretném megjegyezni, hogy megfelelő számításokat végzett, és bonyolultabb, a mozgásokat fokozó, átalakító mechanizmusokat tervezett. Arkhimédésznek köszönhetően az emberiség megtanulta a kilövést nagy hajók, építsenek harcjárműveket.

2.3 Mi az a kar.

Márpedig az ember ereje korlátozott, ezért gyakran használ olyan eszközöket (vagy eszközöket), amelyek lehetővé teszik az ember erejét sokkal nagyobb erővé alakítani. A közvetlenül nem mozgatható nehéz tárgyat (kő, szekrény, gép) egy kellően hosszú és erős bot - kar segítségével - mozgatják ki a helyéről.

A kar az szilárd képes egy rögzített támasz körül forogni. A karnak két karja van. A váll a támaszpont és az erő alkalmazási pontja közötti távolság. Karként használható feszítővas, deszka és hasonlók. Vannak minták:(Lásd az 1. diát).

1) minél hosszabb a kar, annál kisebb erőre van szükség ugyanazon teher felemeléséhez;

2) minél hosszabb a kar, annál tovább halad;

3) hányszoros a kar, hányszor kisebb a terhelés az egyensúly megőrzéséhez.

Ezeket a törvényszerűségeket sikerült általános iskolások számára érthető nyelven megfogalmaznom, mert még nem ismerjük a fordított arányosságot és az arányok tulajdonságait. A törvények érvényességének szemrevételezésében pedig egy saját készítésű laboratóriumi installáció - a Lego konstruktorból készült kar - segített.

Kétféle kar létezik.

Az 1. típusú emelőkarnál az O rögzített támaszpont az alkalmazott erők hatásvonalai között, a 2. típusú karnál pedig ezek egyik oldalán található.(Lásd az 1. diát).

A tőkeáttétel használatával erőnövekedést érhet el. A kar segítségével elért erőnövekedés kiszámításához ismerni kell azt a szabályt, amelyet Arkhimédész fedezett fel még Kr. e. 3. században. időszámításunk előtt e.

Így,a kisebb erő nagyobb erővel való kiegyenlítéséhez szükséges, hogy a válla meghaladja a nagyobb erő vállát .

Amióta Arkhimédész megalkotta a kar szabályát, eredeti formájában csaknem 1900 éve létezik.

Így a legtöbb esetben a tőkeáttételt az erőnövekedés elérése érdekében használják fel, pl. többször növelje a testre ható erőt.

2. 4. A kar fajtái

A kar fajtái két egyszerű mechanizmus: blokk és kapu.(Lásd az 1. diát).

Blokk egy kerék formájú eszköz, horonnyal, amelyen kötelet, kábelt vagy láncot vezetnek át.

A blokkok két fő típusa van - mozgatható és rögzített.(Lásd az 1. diát).

A rögzített tömbnél a tengely rögzített és teheremeléskor nem emelkedik vagy süllyed, míg a mozgatható blokknál a tengely a teherrel együtt mozog. A rögzített blokk nem ad erőnövekedést. Az erő irányának megváltoztatására szolgál. Így például egy ilyen tömbön átdobott kötélre lefelé ható erővel a terhelést felemeljük.

Más a helyzet a mozgó blokknál. Ez a blokk lehetővé teszi, hogy egy kis erő kiegyenlítse a kétszer nagyobb erőt.

A gyakorlatban gyakran használják egy mozgatható blokk és egy rögzített blokk kombinációját. Ez lehetővé teszi az erőhatás irányának megváltoztatását egyidejű dupla erőnövekedéssel.

A nagyobb szilárdság növelése érdekében emelőszerkezetet használnak, únláncos emelő . görög szó A "Polyspast" két gyökből áll: "poly" - sok és "spao" - húzom, így általában "több tolóerő" lesz.(Lásd az 1. diát).

A láncos emelő két kapocs kombinációja, amelyek közül az egyik három rögzített blokkból, a másik három mozgatható blokkból áll. Mivel mindegyik mozgó blokk megduplázza a vonóerőt, a láncos emelő általában hatszoros erőnövekedést ad.

A kapu egy hengerből (dob) és egy hozzáerősített fogantyúból áll. Ezt az egyszerű mechanizmust az ókorban találták fel. Leggyakrabban kutakból történő vízfelvételre használták.(Lásd az 1. diát).

Egy fejlettebb mechanizmus a csörlő. Ez egy kapu kombinációja két különböző átmérőjű fogaskerékkel. A csörlő két csörlő kombinációjaként fogható fel.(Lásd az 1. diát).

Az évszázados gyakorlat bebizonyította, hogy egyik mechanizmus sem ad munkanyereséget. Arra használják őket, hogy erőben vagy pályán nyerjenek, a munkakörülményektől függően. Már az ókori tudósok is ismerték a szabályt: hányszor nyerünk erőben, hányszor veszítünk távolságban. Ezt a szabályt a mechanika "aranyszabályának" nevezték. Szerzője az ókori görög tudós, Alexandriai Heron, aki ben élténszázadban i.sz(Lásd az 1. diát).

III . Gyakorlati rész.

Miután tanult elméleti anyag a kar történetéről, felfedezőjéről, működési elvéről és fajtáiról, a kutatás mellett döntöttem.

3.1. Karok a technikában és a mindennapi életben.

Miénkben modern világ a karokat széles körben használják a természetben és a belső térben egyaránt ember alkotta világ ember alkotta. Gyakorlatilag minden olyan mechanizmus, amely átalakul mechanikus mozgás, ilyen vagy olyan formában tőkeáttételt használ.

A karok összeérnek Különböző részek emberi és állati testek. Ilyenek például a végtagok, állkapcsok. Számos kar látható a rovarok és madarak testében.

A karok is elterjedtek a mindennapokban, ez a csaptelep, és egy ajtó, és különféle konyhai eszközök.(Lásd az 1. diát).

A kar szabálya a kar egyensúlyozásának, a különféle szerszámok és eszközök működésének hátterében áll, ahol erő- vagy távolságnövelésre van szükség.(Lásd az 1. diát).

Az ollóval végzett munka során az erő és a távolság növekedését figyelhetjük meg. Az olló egy kar, amelynek forgástengelye átmegy az olló két felét összekötő csavaron. Az olló céljától függően eltérő a készülékük. A papírollók hosszú pengéi és nyelei majdnem azonos hosszúságúak.A papírvágás nem igényel nagy erőt, ill hosszú penge könnyebben vágható egyenes vonalban. Ebben az esetben távolságnövekedést kapunk. Vágó olló fém lemez A nyél sokkal hosszabb, mint a pengék, mivel a fém ellenállási ereje nagy, és ennek kiegyenlítéséhez jelentősen meg kell növelni a ható erő vállát. A fogantyúk hossza és a vágórész távolsága és a forgástengely távolsága drótvágókban még nagyobb. Nyilvánvaló, hogy ezekben az esetekben megerősödik. (Lásd az 1. diát).

A karokat más szerszámokban is használják - ezek a satu és a munkapadok fogantyúi, a szerszámgépek karjai, asztalos szerszámok, életmentő eszközök stb.(Lásd az 1. diát).

Természetesen a karok másfajta gyakori a technikában. A legtöbb egyszerű példák alkalmazásaik azoksebességváltó kar egy autóban, autó vagy traktor pedálok, kerékpár kézifék.(Lásd az 1. diát).

Még a tollat is varrógépés a zongorabillentyűk is karok.(Lásd az 1. diát).

Mindannyian szeretjük a sportot! És ha alaposan megnézzük, látni fogjuk, hogy ezen a területen is alkalmaznak tőkeáttételt.Rúd magasugrásnagyon világos példa, A körülbelül három méter hosszú kar segítségével és a helyes erőkifejtéssel a sportoló akár hat méteres szédítő magasságba is felszáll. Ezenkívül számos sporteszköz karokkal van felszerelve.(Lásd az 1. diát).

Bármilyen építési terület munka kotrógépek és torony daruk karok, blokkok, kapuk kombinációja. Attól függően, hogy a "specialitás" daruk van különféle kivitelekés jellemzői.(Lásd az 1. diát).

A tőkeáttételt széles körben alkalmazták mezőgazdaság– traktorok, kombájnok, vetőgépek és egyéb mechanizmusok.(Lásd az 1. diát).

Így,a legtöbb esetben egyszerű mechanizmusokat (görögül "mekhane" - gép, szerszám) használnak az erő növelése érdekében.

3.2. Laboratóriumi munka

Felszerelés : kar állványon, súlykészlet, vonalzó.

Cél : megtudja a kar egyensúlyi feltételeit.

Munkafolyamat.

1. A kar végein lévő anyák forgatásával kiegyensúlyoztam, hogy vízszintesen helyezkedjen el.

2. Három súlyt akasztunk a kar bal vállára a forgástengelytől 7 cm távolságra.

3. Próbaképpen meghatároztam a kar jobb vállán a helyét, ahonnan egy súlyt kell akasztani, hogy az előző három egyensúlyba kerüljön. Megmértem a távolságot ettől a helytől a forgástengelyig.

4. Feltételezve, hogy minden rakomány 1 N súlyú, kitöltöttem a táblázatot.

5. Megállapítottam a kar egyensúlyi szabály érvényességét.

(Lásd az 1. diát).

l2 : l1

7 cm

21 cm

10 cm

20 cm

9 cm

18 cm

3.3 Kísérletek otthon.

Ya.I. könyvének felhasználásával. Perelman" Szórakoztató fizika"és az internetes oldalak anyagai" Cool! A fizika "és a" Fizika körülöttünk "szórakoztató kísérleteket végzettkarokkal.

1. Autók. (Lásd az 1. diát).

Vettem egy nagyot és egy kicsit játékautók. A vonalzó végére tettem őket, középre fektettem egy kerek ceruzára. A nagy gép félrehúzódott, tk. ő nehezebb. Ha közelebb viszi a ceruzát a nagy írógéphez, egyensúlyba kerülnek. Amikor még közelebb vittem a ceruzát a nagy írógéphez, a kicsi meghaladta.

2. Mennyi erő van az ujjakban?

Vettem két kerek fogpiszkálót. Tegyen egy fogpiszkálót a közepére középső ujj(közelebb a körömhöz), és a végein - index és névtelen. Megpróbált eltörni egy fogpiszkálót úgy, hogy rányomta az indexet és gyűrűs ujjak. A fogpiszkálót az ujja közepére mozgatta. Ismét megpróbálta eltörni a fogpiszkálót. Amikor a fogpiszkáló az ujjbegyen volt, szinte lehetetlen volt eltörni (az ujjak a diótörőhöz hasonlóan a második típusú karként szolgáltak). A támaszpont az, ahol az ujjak kezdődnek.Minél távolabb van a fogpiszkáló a támaszponttól, annál nagyobb erőt kell kifejteni. ??????

3. Polipaszt.

Kötelet kötött egy síbot nyelére. Mindkét botot 50 cm távolságra helyeztem el egymástól, és háromszor tekertem a kötelet a fogantyújuk köré. Meghúzta a kötél szabad végét, miközben az asszisztenseim megpróbálták elvágni a botokat. Annak ellenére, hogy a barátaim megpróbálják szétteríteni a botokat, egyedül én tudom őket összerakni. (A botok és a kötél láncos emelőként viselkednek - az erőmet megsokszorozza a botok fogantyúi köré tekert kötél, így közel ötszörösére gyarapodok az asszisztenseimhez képest.

4. Kar. (Lásd az 1. diát).

Egy közönséges bot az ember karjává vált - a legegyszerűbb mechanizmus. Egy közönséges boton nagyon kényelmes ketten szállítani a terhet. Használatával könnyedén emelhet és mozgathat súlyokat.

Tapasztalat 1. Fogtam egy nem túl hosszú botot, betettem a bőrönd fogantyúja alá, és miután egy barátomat hívtam segítségül, együtt emeltük fel a bőröndöt. Ha a bőrönd pontosan középen van, akkor mindegyikünk egyformán van megpakolva. Amikor áthelyeztük a bőröndöt a bot egyik végére, minden megváltozott. Könnyebb lett a terhelés azoknak, akik a hosszú végét tartják. Megváltoztak a kar vállai, és megváltozott a terhet emelt helyzetben tartó erők aránya is. Mindannyiunk keze a kar támasza, és ha a terhelés távolsága kisebb, akkor ennek a támaszpontnak a terhelése nagyobb lesz.

Tapasztalat 2 . Fogtam egy kis botot, és egy szöget vertem az oldalába, az egyik vége közelében. Erre a végére teszek egy vasalót (egy szög kell, hogy a vasaló ne csússzon a padlón), és a kart a szék támlájára tettem. A kart a szabad végénél tartva megmozdította, most közelebb hozta a támaszpontot a teherhez, majd eltávolodott tőle. Megállapítottam, hogy minél nagyobb a távolság a kéztől a támaszpontig, annál könnyebben tartható a terhelés. Ugyanezt az eredményt kaptam, amikor a kezemet a kar mentén a támaszpontig mozgattam, változatlanul hagyva a támaszpont és a terhelés távolságát.

5. Kihúzom a szöget.

Kalapáccsal szöget vertem egy fadarabba a hosszának 2/3-ára. Kezével megpróbált szöget kihúzni egy fadarabból. Nem sikerült, bármennyire is próbálkoztam. Aztán fogtam egy körömhúzót és könnyedén kihúztam vele a szöget. A szöghúzó az én esetemben karként működik,amely egy egyszerű készülék, amelyet arra használnakaz ellenállás leküzdése a második pontban, erő alkalmazásával.

3.4. Kar elvén működő készülékek, modellek gyártása.

A kar tanulmányozása során szerzett ismereteket alkalmazva édesapám segítségével készítettem el az alábbi készülékeket, modelleket.

1. Csörlő a saját kezével. (Lásd az 1. diát).

Tól től rossz út senki sincs biztosítva, és ha az autója elakad a sárban, csak egy csörlő segít megmenteni. Megéri-e hatalmas pénzt költeni egy drága dologra, és megvásárolni egy boltban, amikor saját kezűleg készíthet csörlőt.

Szükségünk volt:

Egy forgástengely és 2 alkalmas nagyobb és kisebb átmérőjű cső;

Erős kötél;

Munkafolyamat:

Kézzel készített csörlőnk a kar elvén működik. Az alaphoz házi készítésű csörlő csődarabként szolgálhat. A cső üzembe helyezéséhez a tengelyre kell helyezni és kábellel rögzíteni kell. A kábelhurkot többször a cső köré kell tekerni, és bármely fogantyúra fel kell tenni.

A fogantyú elfordításakor a cső a tengely mentén forog, és a kábel köré tekerjük. Egy ilyen csörlő nem csak az autó sárból való kiemeléséhez hasznos, hanem különféle rakományok mozgatásához is, például az országban.

2. Polipaszt. (Lásd az 1. diát).

Vettem egy erős nejlonzsinórt, 2 különálló blokkot, terhet. Összeállítottam 1 mozgatható és 1 fix blokk kombinációját és rögzítettem.Most már könnyedén fel tudok emelni olyan terheket, amelyeket láncos emelő nélkül nem tudnék egyszerűen a kezemben tartani.

Egy próbapadon végzett kísérlet után meggyőződtem arról, hogy a láncos emelő kétszeres erőnövekedést ad!

IV . Következtetés.

Az elvégzett munka eredményeként meggyőződtem arról következő szabály- hányszor nyerünk erőben, hányszor veszítünk távolságban.

Megismertem a kar történetét, felfedezőjét, működési elvét, fajtáit.

Karok különböző típusok találkozni Mindennapi élet minden lépésnél:

A talicskát könnyebb szállítani, ha hosszú fogantyúja van;

Könnyebb kihúzni a szöget, ha a szöghúzó hosszabb;

Az anyát sokkal könnyebb meghúzni egy hosszú nyélű villáskulccsal.

Soha nem szabad elfelejteni a mechanika "aranyszabályát", amely a következőképpen egyszerűsíthető: erőnövekedés - szállítás közbeni veszteség. Néha érdemes feláldozni egy rövidebb utat az erőben való győzelem érdekében. A munka továbbra is ugyanaz lesz, de könnyebb lesz elvégezni, mert az út növekedése megfelel az idő növekedésének. Hosszabb ideig pedig könnyebben végezhető a munka – ez mindenki számára világos.

A gépek tervezésénél ez fordítva is megtörténik, amikor fel kell áldozni az erőt az úton való győzelemhez, az időben történő győzelemhez.

Miközben a témán dolgoztam, I saját tapasztalat Meggyőződésem, hogy a kar és fajtái valóban erőt vagy távolságot adnak az embernek, vagy a kényelem érdekében használják. Így megerősítette azt a hipotézisét, hogy nem minden erős ember feltétlenül erős. Most már nem csak a napi fizikai edzéssel erősödök, hanem a megszerzett új ismereteim alkalmazásával is. A munkám címét soha nem szabad megerősítő hanglejtéssel kiejteni. Ellenkezőleg, ha van intelligencia, akkor lesz erő. Kutatásom anyagai kétségtelenül hasznosak lesznek a környező világ tanulságaiban Általános Iskola, és talán a fizika órákon a 7. osztályban.

Befejezésül szeretném felidézni Vlagyimir Szutejev „Az életmentő” című csodálatos tündérmeséjéből a sündisznó szavait: „Pálcát mindig lehet találni, de itt egy életmentő – és itt az életmentő!”.

Irodalom

1. Balashov M.M. Fizika. – M.: Felvilágosodás, 1994.

2. Katz Ts.B. Biofizika a fizika órákon. – M.: Felvilágosodás, 1988.

3. Perelman Ya.I. Szórakoztató fizika. 1. könyv - M .: Nauka, 1979.

4. Fizika. 7. évfolyam / Gromov S.V., Rodina N.A. – M.: Felvilágosodás, 2000.

5. Fizika. 7. osztály / Peryshkin A.V., Rodina N.A. – M.: Drofa, 2003.

6. Enciklopédia gyerekeknek. T. 14 - Technika. – M.: Avasta+, 2000.

7. Ismerem a világot. Gyermekenciklopédia - A szépség világa. – M.: Astrel, 2004.

Függelék

Fotóriport

Laboratóriumi munka"Az emelőkar egyensúlyi feltételeinek tisztázása"

Az én kísérleteim http://vse-svoimiruchkami.ru/glavnaya/ )

Láncos emelő készítése

Iskolaközi konferencia városnézés

„A tudomány első lépései”.

Munka megnevezése"Van erő! Az elme nem szükséges?

Diák(ok) (vezetéknév, teljes név)Abramov Danila

MBOU SOSH ________ 32__ osztály ___________ 4 B

MunkavezetőZibert Galina Ivanovna

Munka típusa (projekt / absztrakt / kutatás)tanulmány

A munka értékelésének kritériumai

1) A munka tervezésére vonatkozó követelmények betartása.Minden követelmény teljesült .

2) A vizsgált anyag mennyisége:információkeresés a szakirodalomban és az interneten, megfigyelés, leírás és mérés, kísérleti munka, modellezés.

3) A tanult anyag kognitív értéke, relevanciája, gyakorlati és elméleti jelentősége.A munka során a karok eredetét, típusait tanulmányozzák, karral kísérleteznek, valamint a kar elvén működő eszközöket modellezik.

4) A munka problémája, hipotézise, célja, feladatai.Hipotézis: Valószínűleg vannak olyan mechanizmusok, amelyek segítenek az embernek erősebbé válni. Cél: a legegyszerűbb mechanizmusok működési elvének megismerése. Célok: kísérleteket végezni a kar tulajdonságainak és működési elvének azonosítására.

5) Kutatási készség (érvek, következtetések; műveltség, az anyag logikus bemutatása, a tudományos előadásmódhoz való ragaszkodás)A munka korrektül megtörtént tudományos stílus előadásokat, következtetéseket vonunk le az egyes tapasztalatokra és a munka egészére vonatkozóan.

A bíráló aláírása (aláíró átirat)

Uyukina Ludmila Grigorevna

Történelem

Az ember a történelem előtti időkben kezdte használni a kart, intuitív módon megértette az elvét. Olyan eszközöket használtak, mint például a kapa vagy az evező, hogy csökkentsék az embernek kifejtett erőt. A Krisztus előtti ötödik évezredben Mezopotámiában mérleget használtak, a kar elvét használva az egyensúly eléréséhez. Később Görögországban feltalálták az acélgyárat, amely lehetővé tette az erőkifejtés vállának megváltoztatását, ami kényelmesebbé tette a mérleg használatát. Kr.e. 1500 körül. e. Egyiptomban és Indiában megjelenik a shaduf, a modern daruk elődje, a hajók vízzel való emelésére szolgáló eszköz.

Nem tudni, hogy az akkori gondolkodók megpróbálták-e megmagyarázni a kar elvét. Az első írásos magyarázatot a Kr.e. III. században adták. e. Archimedes, összekapcsolva az erő, a terhelés és a váll fogalmát. Az általa megfogalmazott egyensúlyi törvény továbbra is használatos, és így hangzik: „Az erő szorozva az erőkifejtő karral egyenlő a terhelés szorozva a terhelési karral, ahol az erőkifejtő kar az erőkifejtési pont távolsága. a támasztékhoz, a teherfelvevő kar pedig a terhelés alkalmazási pontja és a támasz közötti távolság. A legenda szerint Arkhimédész, felismerve felfedezésének jelentőségét, felkiáltott: "Adj nekem egy támaszpontot, és megfordítom a Földet!".

A modern világban a kar elvét mindenhol alkalmazzák. Szinte minden olyan mechanizmus, amely átalakítja a mechanikai mozgást, karokat használ ilyen vagy olyan formában. A daruk, motorok, fogók, ollók és sok ezer egyéb mechanizmus és szerszám karokat használ felépítésük során.

Működési elve

A kar működési elve az energiamegmaradás törvényének egyenes következménye. A kar távolabbi elmozdításához a teher oldalán ható erőnek a következővel egyenlő munkát kell végeznie:

A másik oldalról nézve a másik oldalról kifejtett erőnek működnie kell

hol van annak a karnak az elmozdulása, amelyre az erőt kifejtik. Ahhoz, hogy az energiamegmaradás törvénye zárt rendszerre teljesüljön, a ható és az ellentétes erők munkájának egyenlőnek kell lennie, azaz:

, .

A háromszög hasonlóságának meghatározása szerint a kar két végének elmozdulásának aránya megegyezik a karjainak arányával:

, Következésképpen .

Figyelembe véve, hogy az erő és a távolság szorzata az erőnyomaték, megfogalmazhatjuk az egyensúlyi elvet egy karra. A kar akkor van egyensúlyban, ha a rá ható erőnyomatékok összege (az előjelet figyelembe véve) egyenlő nullával.

A karokhoz, valamint más mechanizmusokhoz egy karakterisztikát vezetnek be, amely megmutatja a karnak köszönhetően elérhető mechanikai hatást. Ilyen jellemző az áttétel, amely megmutatja, hogy a terhelés és az alkalmazott erő hogyan függ össze:

összetett kar

Az összetett kar két vagy több egyszerű karból álló rendszer, amely oly módon van összekapcsolva, hogy az egyik kar kimeneti ereje a következő bemeneti ereje. Például egy sorba kapcsolt két karból álló rendszer esetén, ha erőt fejtenek ki az első kar bemeneti karjára, akkor a kimeneti erő ennek a karnak a másik végén lesz, és ezek az áttételi arány segítségével lesznek csatlakoztatva:

Ebben az esetben ugyanaz az erő hat a második kar bemeneti karjára, és a második kar és az egész rendszer kimenő ereje lesz, a második fokozat áttételi aránya egyenlő lesz:

Ebben az esetben a teljes rendszer, azaz a teljes kompozit kar mechanikai hatását a rendszer a teljes rendszer bemeneti és kimeneti erőinek arányaként számítja ki, azaz:

Így a két egyszerű karból álló összetett kar áttételi aránya megegyezik a benne lévő egyszerű karok áttételi arányának szorzatával.

Ugyanez a megoldási megközelítés többre is alkalmazható összetett rendszer, amely általános esetben n karból áll. Ebben az esetben 2n kar lesz a rendszerben. Az ilyen rendszer áttételi arányát a következő képlettel számítják ki:

Amint az erre az esetre vonatkozó képletből látható, az is igaz, hogy az összetett kar áttétele egyenlő az alkotóelemei áttételi arányainak szorzatával.

Kar típusai

Megkülönböztetni 1. típusú karok, amelyben a támaszpont az erők alkalmazási pontjai között helyezkedik el, és 2. típusú karok, amelyben az erők alkalmazási pontjai a támaszték egyik oldalán helyezkednek el. Között 2. típusú karok kioszt 3. típusú karok, a "bejövő" erő alkalmazási pontja közelebb van a támaszponthoz, mint a terhelés, ami sebesség- és távolságnövekedést ad.

Példák: tőkeáttétel első kedves - gyermekhinta (keresztrúd), olló; tőkeáttétel második fajta - egy talicska (támaszpont - egy kerék), egy tárgy felemelése feszítővassal felfelé irányuló mozgással; tőkeáttétel harmadik rendezés - csomagtérajtó vagy motorháztető autók gázrugókon egy billenős teherautó karosszériájának felemelése (középen hidraulikus hengerrel), ember és állatok karjainak és lábainak izmainak mozgatása.

Lásd még

Kar (technika)

Megjegyzések

Irodalom

// . Szentpétervár, 1831

Wikimédia Alapítvány. 2010 .

Szinonimák:

Ősidők óta az emberek különféle segédeszközöket használnak munkájuk megkönnyítésére. Milyen gyakran, amikor egy nagyon nehéz tárgyat kell mozgatnunk, botot vagy rudat veszünk segítségünkre. Ez egy példa egy egyszerű mechanizmusra - egy karra.

Egyszerű mechanizmusok alkalmazása

Sokféle egyszerű mechanizmus létezik. Ez egy kar, egy blokk, egy ék és még sok más. A fizikában az egyszerű mechanizmusokat olyan eszközöknek nevezik, amelyek az erők átalakítására szolgálnak. A nehéz tárgyak begurulását vagy felhúzását segítő ferde sík szintén egyszerű mechanizmus. Nagyon gyakori az egyszerű mechanizmusok alkalmazása termelésben és otthon is. Leggyakrabban egyszerű mechanizmusokat használnak az erő növelésére, vagyis a testre ható erő többszörösére növelésére.

A kar a fizikában egy egyszerű mechanizmus

Az egyik legegyszerűbb és leggyakoribb mechanizmus, amelyet a fizikában a hetedik osztályban tanulmányoznak, a kar. A fizikában a kar egy merev test, amely egy rögzített támasz körül foroghat.

Kétféle kar létezik. Az első típusú kar esetében a támaszpont az alkalmazott erők hatásvonalai között van. A második típusú karnál a támaszpont az egyik oldalon található. Vagyis ha egy nehéz tárgyat feszítővassal próbálunk mozgatni, akkor az első fajtájú kar az a helyzet, amikor a feszítővas alá egy blokkot teszünk, lenyomva a feszítővas szabad végét. Ebben az esetben a rúd lesz a rögzített támasz, és az alkalmazott erők mindkét oldalán helyezkednek el. A második fajtájú kar pedig az, amikor a feszítővas szélét a súly alá csúsztatva felhúzzuk a feszítővasat, így próbáljuk megfordítani a tárgyat. Itt a támaszpont azon a ponton található, ahol a feszítővas a talajon nyugszik, a kifejtett erők pedig a támaszpont egyik oldalán helyezkednek el.

Az erők egyensúlyának törvénye a karra

A kar segítségével erőt nyerhetünk, és puszta kézzel emelhetünk nehéz terhet. A támaszpont és az erő alkalmazási pontja közötti távolságot az erő vállának nevezzük. Ráadásul, A karra ható erőegyensúlyt a következő képlet segítségével számíthatja ki:

F1/ F2 = l2 / l1,

ahol F1 és F2 a kart ható erők,
és l2 és l1 ezeknek az erőknek a vállai.

Ez a kar egyensúlyi törvénye, amely azt mondja: a kar akkor van egyensúlyban, ha a rá ható erők fordítottan arányosak ezen erők vállával. Ezt a törvényt Arkhimédész alkotta meg a Krisztus előtti harmadik században. Ebből az következik, hogy egy kisebb erő kiegyenlítheti a nagyobbat. Ehhez az szükséges, hogy a kisebb erő válla nagyobb legyen, mint a nagyobb erő válla. A kar segítségével elért erőnövekedést pedig az alkalmazott erők vállainak aránya határozza meg.

Az emberi erő korlátozott. Ezért gyakran használ olyan eszközöket (vagy eszközöket), amelyek lehetővé teszik számára, hogy erejét lényegesen nagyobb erővé alakítsa át. Ilyen eszköz például a kar.

Emelőkar egy merev test, amely egy rögzített támasz körül forogni képes. Karként használható feszítővas, deszka és hasonlók.

Kétféle kar létezik. Nál nél 1. típusú kar az O rögzített támaszpont a kifejtett erők hatásvonalai között helyezkedik el (47. ábra), ill. 2. típusú kar ezek egyik oldalán található (48. ábra). A tőkeáttétel használatával erőnövekedést érhet el. Így például a 47. ábrán látható munkás, aki 400 N erőt fejt ki a kart, képes lesz felemelni egy 800 N súlyú terhet. 800 N-t elosztva 400 N-nal, 2-vel egyenlő erőnövekedést kapunk.

A kar segítségével elért erőnövekedés kiszámításához ismerni kell azt a szabályt, amelyet Arkhimédész fedezett fel még Kr. e. 3. században. időszámításunk előtt e. Végezzünk egy kísérletet ennek a szabálynak a megállapítására. Rögzítjük a kart az állványon, és a forgástengely mindkét oldalán súlyokat rögzítünk rá (49. ábra). A karra ható F 1 és F 2 erők egyenlőek lesznek ezen terhelések súlyával. A 49. ábrán látható tapasztalatokból látható, hogy ha az egyik erő karja (azaz OA távolság) kétszerese egy másik erő karjának (OB távolság), akkor egy 2 N erő kiegyenlíthető egy 2-szeresével. nagyobb erő - 4 N. Így, a nagyobb erő kisebb erővel való kiegyenlítéséhez szükséges, hogy a válla meghaladja a nagyobb erő vállát. A kar segítségével elért erőnövekedést a kifejtett erők vállainak aránya határozza meg. Ez az, amit kar szabály.

Jelöljük ki az l 1 és l 2 közötti erők vállát (50. ábra). Ekkor a kar szabálya a következő képlettel ábrázolható:

Ez a képlet azt mutatja egy kar akkor van egyensúlyban, ha a rá ható erők fordítottan arányosak a karjaival.

A kart az ókorban kezdték használni az emberek. Segítségével az ókori Egyiptomban a piramisok építésekor nehéz kőlapokat lehetett emelni (51. kép). Tőkeáttétel nélkül ez nem jöhetett volna létre. Végül is például a 147 m magas Kheopsz piramis építéséhez több mint kétmillió kőtömböt használtak fel, amelyek közül a legkisebb tömege 2,5 tonna volt!

Manapság a karokat széles körben használják mind a gyártásban (például daruk), mind a mindennapi életben (olló, huzalvágó, mérleg stb.).

1. Mi az a kar? 2. Mi a tőkeáttétel szabálya? Ki nyitotta ki? 3. Mi a különbség az 1. típusú kar és a 2. típusú kar között? 4. Mondjon példákat a tőkeáttétel alkalmazására! 5. Tekintsük az 52, a és 52, b képeket. Melyik esetben könnyebb szállítani a terhet? Miért?
Kísérleti feladat. Helyezzen egy ceruzát a vonalzó közepe alá, hogy a vonalzó egyensúlyban legyen. A vonalzó és a ceruza egymáshoz viszonyított helyzetének megváltoztatása nélkül egyensúlyozzon ki egy érmét az egyik oldalon, és egy köteg három azonos érmét a másik oldalon a kapott karon. Mérje meg az alkalmazott (az érmék felőli) erők vállát, és ellenőrizze a tőkeáttételi szabályt.