Hur är den främre upphängningsarmen anordnad? Arbete och enkla mekanismer.

Den 28 april hålls den vetenskapliga och praktiska konferensen för NOU:n "Spektrum" på skolan.

Lite historia
För länge sedan, redan 2005, organiserade jag och mina elever i skolan det vetenskapliga samfundet "Pythagorean", där vi studerade olika aktiviteter från analysen av olympiadproblem, till forskningsarbete. Varje år, med andra matematiker på skolan, höll de konferenser, sedan tog de barnen till konferenser i Nalchik. Varje år vann våra killar priser på de republikanska tävlingarna. Allt var som det skulle, vi hade vår stadga, program, krav. I slutet av året sammanfattades resultaten och varje medlem i NOU tilldelades akademiska titlar:

"hedersakademiker" - vinnare och pristagare av internationella och ryska, republikanska ämnesolympiader, recensioner, tävlingar;
"akademiker" - vinnare av regionala och stadsämnesolympiader, tävlingar, recensioner;
"mästare" - till vinnarna skololympiader, recensioner, tävlingar;
"Bachelor" - vinnare av skoltävlingar, recensioner, tävlingar.

Det här är den sortens vittnesbörd som killarna fick (du vet, de var väldigt nöjda med dem). Vi hade den här typen av spel.

Alla visste om vårt samhälle då. Surrade. På en konferens i Nalchik fick vi en gång höra att de inte kunde ge oss priser varje gång, att inte skicka in många verk till tävlingen. Vilket också spelade roll. När en medlem av juryn för en republikansk tävling, inför barnen, säger "Dina verk är de bästa, men vi kan inte ge mer än en plats" ...
http://alfusja-bahova.ucoz.ru/index/nou_quot_pifagorenok_quot/0-5
Förresten, alla killar som då var engagerade i ett vetenskapligt samhälle gick lätt in i de bästa tekniska universiteten i Moskva och St. det här ögonblicket framgångsrikt examen från universitet. Och en flicka fanns kvar på universitetet i St. Petersburg (jag kan inte nämna de exakta namnen på universiteten just nu). Jag är stolt över mina killar.

Men allt tar slut. Och vårt NOU också. Ingen betalade mig något för detta arbete, och så fort de började betala för det, "jag behöver en sådan ko själv", visade det sig att vår skola inte behövde "Pythagorean", de skapade ett nytt samhälle "Spektr", där allt är gjort "slip of the sleeves", jag vill inte ens prata om det.

Efter en obehaglig incident slutade hon delta i skolkonferenser med killarna.

Och i år bestämde jag mig för att gå på skolkonferensen med mina cirkelmedlemmar. Vi startade projektet i onsdags. Vi får se vad som händer.

Vid nästa lektion i cirkeln började de forskningsrojekt"Spak. Typer av spakar. Hävstång i mänskligt liv."
Syftet med och syften med forskningsarbetet:

Att studera enheten och principen för spakens funktion;
Montera "Lever"-mekanismen med Lego "Physics and Technology";
Utforska egenskaperna hos en spak. Ta reda på balansläget för spaken;
Att ifrågasätta klasskamrater;
Utforska användningen av spaken i hemmet, hemma, inom teknik, inom sport och underhållning;
Slutsatser.

Diskuterat med killarna:

Visste du?
Termen "lever" (engelska spaken) kommer från Franska ord levier, som i översättning betyder "att höja"
Sedan antiken, för att underlätta deras arbete, har en person använt olika mekanismer som kan förvandla en persons styrka till en mycket större styrka. För tre tusen år sedan, under byggandet av pyramiderna i Forntida Egypten tunga stenplattor flyttades och lyftes med enkla mekanismer.
En spak är en styv stång eller ett fast föremål som tjänar till att överföra kraft. Med hjälp av spaken kan du ändra den applicerade kraften (kraften), rörelseriktningen och avståndet. I varje spak finns det nödvändigtvis en kraft, ett stöd (eller en rotationsaxel) och en last (belastning). Beroende på deras relativ position skilja mellan spakar av det första, andra och tredje slaget.
I den här lektionen demonterade vi enheten och spakens funktionsprincip. Med hjälp av Lego monterades tre typer av "Lever"-mekanismen. Försökte göra lite research. Vi lärde oss att varje spak har ett stödpunkt, en punkt för applicering av kraft och en punkt för applicering av belastningen (dvs. belastning)
Typer av spakar
I spakar av det första slaget stödpunkten är belägen mellan punkter för applicering av kraft och belastning.
De vanligaste exemplen på en spak av det första slaget är såg, kofot, tång och sax.

I spakar av det andra slaget stödpunkten och kraftappliceringspunkten är i motsatta ändar, och belastningsappliceringspunkten är placerad mellan dem. De vanligaste exemplen på hävstång av den andra typen är nötknäppare, en skottkärra och en flasköppnare.

I spakar av det tredje slaget stödpunkten och anbringningspunkten för belastningen är i motsatta ändar, och anbringningspunkten för kraften är mellan dem. Mest anmärkningsvärda exempel spak av det tredje slaget - pincett och istång.

JavaScript är inaktiverat i din webbläsare

I nästa lektion av cirkeln kommer vi att fortsätta vår forskning.

PS. Det finns många fantastiska fysiker på denna sida, jag skulle gärna få råd och rekommendationer från dig om vårt projekt. Jag tackar inte nej till hjälp!

"Första stegen i vetenskapen"

Kommunal budget läroanstalt medel grundskola med fördjupning av enskilda ämnen nr 32 Samara

Avsnitt: Fysik

Ämne:"Det finns kraft! Sinne är inte nödvändigt?

Abramov Danila,

4B klass elev

MBOU gymnasieskola nr 32

gå. Samara

Arbetsledare

Zibert Galina Ivanovna,

lärare grundskola

Samara, 2015

Innehållsförteckning

jag. Inledning …………………………………………………………………………………..3

II. Huvudsak. Spaken och dess varianter…………………………………...5

III. Praktisk del………………………………………………………………..…..11

3.1 Hävstänger i teknik och vardagsliv ………………………………………………………….11

3.2. Laboratoriearbete på ämnet

"Förtydligande av villkoren för hävstångens jämvikt" …………………………...…….12

3.3. Experiment hemma ………………………………… 13

3.4. Tillverkning av enheter och modeller som arbetar efter principen

spak ………………………………………………….…………………...15

IV. Slutsats ………………………………….………………………………..….….17

Litteratur …………………………………………………..………………….…..18

Ansökningar……………………………………………………………………………………… 19

Introduktion

En gång åkte hela familjen med bil till skogen. Allt var bara bra, om inte för regnet. Han fick oss att komma tillbaka och gå hem. Och på den regnvåta vägen fastnade vi förstås. Alla försök att knuffa bilen var förgäves ... Och då sa min pappa: "Jag önskar att vi nu, son, skulle ha någon stark man att hjälpa oss!". Men det fanns inga starka män och hjältar i närheten, och en traktor körde fram. Han lindade upp vinschen, band en kabel till vår bil och drog ut den på 5 minuter.

Jag har alltid verkligen velat vara stark, en riktig hjälpare och vara som ryska hjältar - snäll, ärlig, stark och fingerfärdig. Men sedan ställde jag mig själv frågan: "Hur kan vissa människor utföra sådana till synes omöjliga uppgifter för en vanlig människa?"

Jag lade framhypotes - troligtvis finns det mekanismer som hjälper en person att bli starkare.(Se bild 1).

Mål forskning : ta reda på funktionsprincipen för de enklaste mekanismerna.(Se bild 1).

På jakt efter ett svar vände jag mig till fysikvetenskapen. Jag lärde mig att styrkan hos mannen själv är begränsad, så han använder ofta enheter för att öka styrkan i sin handling.Sådana enheter kallas enkla mekanismer. Dessa inkluderar: spaken och dess sorter - block och grind; lutande plan och dess varianter - kil och skruv.

Uppgifter :

1. lära sig om ursprunget och typerna av hävstångseffekt;

2. utföra experiment med en spak;

3. med hjälp av vuxna, simulera enheter som fungerar enligt principen om en spak;

4. förbereda elektronisk presentation enligt studiens resultat.(Se bild 1).

Ett objekt: hävarm.

Ämne: hävstångseffekt i människors liv.

Metoder Nyckelord: söka information i litteraturen och Internet, observation, beskrivning och mätning, experimentellt arbete,modellering.

II . Spak och dess varianter.

"Ge mig ett stöd så kommer jag att flytta jorden!"

Arkimedes

Människan är en rationell varelse. Det var sinnet som alltid gav honom möjligheten att skapa enheter som gjorde honom starkare eller snabbare än odjuret, att leva under förhållanden där han inte kunde överleva utan dessa saker.

En av de första sådana enheterna var spaken. Även den primitiva människan förvandlade en vanlig stav till ett verktyg för att lyfta vikter. Genom att skjuta en lång pinne under stenen och vila den på en träbit som fungerade som stöd gick det att utan problem flytta stenen till en annan plats. Ju längre stången är, desto lättare är det att arbeta. Uppfinningen av spaken avancerade primitiv människa på vägen i dess utveckling.

Hackan och åran uppfanns av människan för att minska kraften som måste appliceras för att utföra något arbete.(Se bild 1).

Under det femte årtusendet f.Kr. använde Mesopotamien vågar som använde hävstångsprincipen för att uppnå balans.

Utan en spak hade det varit omöjligt att lyfta de tunga stenhällarna när man bygger pyramiderna i det gamla Egypten. För byggandet av Cheops-pyramiden, som har en höjd av 147 m, användes 2 300 000 stenblock, varav den minsta hade en massa på 2,5 ton.

Omkring 1500 f.Kr. dyker shaduf upp i Egypten och Indien - stamfadern till moderna kranar, en anordning för att lyfta fartyg med vatten.I Ryssland användes den också liknande enhet för att få upp vatten från brunnen och den kallades "Kran".

Sålunda vet vi inte namnet på författaren till spaken, inte heller exakt datum hans uppfinningar. Men vi kan med full tillförsikt konstatera att forntida människor utan matematiska regler och fysikens lagar uppfann och använde enkla mekanismer i stor utsträckning, beroende på deras intuition och erfarenhet.

2.2 Arkimedes är en mekaniker.

Spak, block, lutande plan intresserade vetenskapsmannen Archimedes, som bodde i Antikens Grekland under antiken. På III-talet f.Kr. e. Arkimedes gav den första skriftliga förklaringen av principen om spakens funktion, och länkade samman begreppen kraft, belastning och skuldra. Jämviktslagen som formulerats av honom används fortfarande och låter som:"Spaken är i jämvikt när krafterna som verkar på den är omvänt proportionella mot dessa krafters skuldror". Arkimedes lade fram hela teorin om spaken och satte den i praktiken framgångsrikt. Plutarch rapporterar att Arkimedes byggde många blockspaksmekanismer i hamnen i Syracuse för att underlätta lyft och transport av tunga laster. Skruven (skruven) som han uppfann för att ösa ur vatten används fortfarande i Egypten.Arkimedes är också den första teoretikern inom mekanik. Han börjar sin bok On the Equilibrium of Plane Figures med ett bevis på spakens lag.(Se bild 1).

Legenden säger att det tunga flerdäcksfartyget Syracusia, byggt av Hieron som en gåva till den egyptiske kungen Ptolemaios, inte kunde sjösättas. Arkimedes byggde ett system av block (polyspast), med hjälp av vilket han kunde göra detta arbete med en handrörelse. Enligt legenden sa Arkimedes samtidigt: "Om jag hade en annan jord till mitt förfogande, som jag kunde stå på, skulle jag flytta vår" (i en annan version: "Ge mig ett stödpunkt, så kommer jag att vända upp och ned på världen ner").(Se bild 1).

Arkimedes ingenjörsgeni manifesterade sig med särskild kraft under belägringen av Syrakusa av romarna 212 f.Kr. e. under den andra Puniska kriget. Men då var han redan 75 år gammal!Arkimedes skapade kastmaskiner som kunde kasta stenar som väger cirka 250 kg i hög hastighet och mekanismer som kastade tunga stockar från stranden på fartyg. PÅ senaste åren Flera experiment utfördes för att verifiera sanningshalten i beskrivningen av detta "antikens supervapen". Den konstruerade strukturen har visat sin fulla prestanda.

Den så kallade "Arkimedes tass" var en unik lyftmaskin - prototypen på en modern kran. Det var en enorm spak som stack ut från stadsmuren och utrustad med en motvikt.(Se bild 1).

Den berömda antikens historiker, Polybius, skrev att om ett romerskt skepp försökte landa nära Syrakusa, tog denna maskin, kontrollerad av en specialutbildad person, tag i skeppets fören och vände den. Romarna tvingades överge tanken på att ta staden med storm och fortsatte till belägringen. Polybius skrev: "Sådan är den mirakulösa kraften hos en person, en talang, skickligt riktad till något företag ... romarna kunde snabbt ta över staden om någon tog bort en äldste från syrakusanerna."

När jag bedömer rollen som Arkimedes, en mekaniker, skulle jag vilja notera att han gjorde lämpliga beräkningar och designade mer komplexa mekanismer som kunde förbättra och transformera rörelser. Tack vare Arkimedes lärde sig mänskligheten att sjösätta stora fartyg, bygga stridsfordon.

2.3 Vad är en spak.

Och ändå är en persons styrka begränsad, så han använder ofta enheter (eller enheter) som gör det möjligt att omvandla en persons styrka till en kraft som är mycket större. Ett tungt föremål (sten, skåp, maskin), som inte kan flyttas direkt, flyttas från sin plats med hjälp av en tillräckligt lång och stark pinne - en spak.

Spaken är fast kan rotera runt ett fast stöd. Spaken har två armar. Axeln är avståndet från stödpunkten till punkten där kraften appliceras. En kofot, en bräda och liknande kan användas som en spak. Det finns mönster:(Se bild 1).

1) ju längre armen är, desto mindre kraft behövs för att lyfta samma last;

2) ju längre armen är, desto längre färdas den;

3) hur många gånger hävarmen är, hur många gånger mindre belastningen måste vara för att upprätthålla balansen.

Jag lyckades formulera dessa mönster på ett språk som är förståeligt för grundskoleelever, eftersom vi är ännu inte bekanta med omvänd proportionalitet och egenskaperna hos proportioner. Och för att visuellt verifiera lagarnas giltighet hjälpte en egentillverkad laboratorieinstallation - en spak gjord av Lego-konstruktören.

Det finns två typer av spakar.

För en hävarm av 1:a slaget är den fasta stödpunkten O placerad mellan verkningslinjerna för de anbringade krafterna, och för en hävstång av 2:a slaget är den placerad på ena sidan av dem.(Se bild 1).

Genom att använda hävstång kan du få en styrka. För att beräkna styrkan som erhålls med hjälp av en spak bör man känna till regeln som upptäcktes av Arkimedes redan på 300-talet f.Kr. före Kristus e.

Så,för att balansera en större kraft med en mindre kraft, är det nödvändigt att dess skuldra överstiger skuldran för en större kraft .

Sedan Arkimedes etablerade hävstångens regel har den funnits i sin ursprungliga form i nästan 1900 år.

Således används i de flesta fall hävstången för att få en styrka, d.v.s. öka kraften som verkar på kroppen flera gånger.

2. 4. Varianter av spaken

Varianterna av spaken är två enkla mekanismer: block och grind.(Se bild 1).

Blockera är en anordning i form av ett hjul med ett spår genom vilket ett rep, kabel eller kedja förs.

Det finns två huvudtyper av block - flyttbara och fasta.(Se bild 1).

Vid det fasta blocket är axeln fixerad och vid lyftning av laster stiger eller faller den inte, och vid det rörliga blocket rör sig axeln tillsammans med lasten. Ett fast block ger ingen styrka. Den används för att ändra riktningen på en kraft. Så, till exempel genom att applicera en nedåtriktad kraft på ett rep som kastas över ett sådant block, får vi lasten att stiga upp.

Situationen är annorlunda med flyttblocket. Detta block tillåter en liten kraft att balansera en kraft 2 gånger större.

I praktiken används ofta en kombination av ett flyttbart block med ett fast. Detta gör att du kan ändra riktningen på kraftverkan med en samtidig dubbel styrka.

För att erhålla en större vinst i styrka används en lyftmekanism, som kallaskättingtelfer . grekiska ord"Polyspast" bildas av två rötter: "poly" - mycket och "spao" - jag drar, så att det i allmänhet visar sig "multi-thrust".(Se bild 1).

Kedjetelfern är en kombination av två clips, varav den ena består av tre fasta block och den andra av tre rörliga block. Eftersom vart och ett av de rörliga blocken fördubblar dragkraften ger kedjelyften i allmänhet en sexfaldig ökning i styrka.

Grinden består av en cylinder (trumma) och ett handtag fäst vid den. Denna enkla mekanism uppfanns i antiken. Oftast användes det för att få upp vatten från brunnar.(Se bild 1).

En mer avancerad mekanism är en vinsch. Det är en kombination av en grind med två kugghjul med olika diametrar. Vinschen kan ses som en kombination av två vinschar.(Se bild 1).

Århundraden gammal praxis har visat att ingen av mekanismerna ger en vinst i arbete. De används för att vinna i styrka eller väg, beroende på arbetsförhållandena. Redan forntida vetenskapsmän kände till regeln: hur många gånger vi vinner i styrka, hur många gånger vi förlorar i distans. Denna regel har kallats mekanikens "gyllene regel". Dess författare är den antika grekiska vetenskapsmannen Heron of Alexandria, som bodde ijagårhundradet e.Kr(Se bild 1).

III . Praktisk del.

Efter att ha studerat teoretiskt material om spakens historia, om dess upptäckare, om funktionsprincipen och sorter, bestämde jag mig för att bedriva forskning.

3.1. Spakar i teknik och i vardagen.

I vår modern värld spakar används ofta både i naturen och i konstgjord värld skapad av människan. Praktiskt taget vilken mekanism som helst som förvandlas mekanisk rörelse, i en eller annan form använder hävstång.

Spakar möts in olika delar människo- och djurkroppar. Dessa är till exempel lemmar, käkar. Många spakar kan ses i kroppen av insekter och fåglar.

Spakar är också vanliga i vardagen, detta är en kran, och en dörr, och olika köksmaskiner.(Se bild 1).

Spakregeln ligger till grund för verkan av spakbalanser, olika typer av verktyg och anordningar som används där ökning i styrka eller avstånd krävs.(Se bild 1).

Vi kan observera en ökning i styrka och avstånd när vi arbetar med sax. Sax är en spak, vars rotationsaxel går genom skruven som förbinder de två halvorna av saxen. Beroende på syftet med saxen är deras enhet annorlunda. Papperssax har långa blad och handtag som är nästan lika långa.Att skära papper kräver inte mycket kraft, och långt blad lättare att skära i en rak linje. I det här fallet har vi en vinst i avstånd. Klippande sax plåt har handtag mycket längre än bladen, eftersom motståndskraften hos metallen är stor och för att balansera den måste axeln på den verkande kraften ökas avsevärt. Skillnaden mellan handtagens längd och avståndet mellan skärdelen och rotationsaxeln i trådskärare är ännu större. Det är uppenbart att det i dessa fall finns en styrka. (Se bild 1).

Spakar används också i andra verktyg - dessa är handtagen på skruvstäd och arbetsbänkar, spakar på verktygsmaskiner, snickeriverktyg, livräddningsredskap etc.(Se bild 1).

Naturligtvis spakarna annan sort vanligt inom tekniken. Mest enkla exempel deras applikationer ärväxelspak i en bil, bil- eller traktorpedaler, cykelhandbroms.(Se bild 1).

Till och med pennan symaskin och pianotangenter är också spakar.(Se bild 1).

Vi älskar alla sport! Och om vi tittar noga kommer vi att se att hävstångseffekt även tillämpas på detta område.Stång höjdhoppmycket tydligt exempel, Med hjälp av en ca tre meter lång spak och rätt ansträngning lyfter idrottaren till en svindlande höjd på upp till sex meter. Dessutom är många sportutrustningar utrustade med spakar.(Se bild 1).

För alla byggarbetsplats arbetsgrävmaskiner och torn kranarär en kombination av spakar, block, grindar. Beroende på vilken "specialitet" kranarna har olika mönster och egenskaper.(Se bild 1).

Hävstång har använts i stor utsträckning i lantbruk– traktorer, skördetröskor, såmaskiner och andra mekanismer.(Se bild 1).

Så,i de flesta fall används enkla mekanismer (grekiska "mekhane" - en maskin, ett verktyg) för att få en styrka.

3.2. Laboratoriearbete

Utrustning : spak på ett stativ, en uppsättning vikter, en linjal.

Mål : ta reda på spakens jämviktsförhållanden.

Framsteg.

1. Genom att vrida muttrarna på spakens ändar balanserade jag den så att den hamnar horisontellt.

2. Upphängd tre vikter på spakens vänstra skuldra på ett avstånd av 7 cm från rotationsaxeln.

3. Genom försök bestämde jag platsen på spakens högra axel, från vilken en vikt skulle hängas för att balansera de tre föregående. Jag mätte avståndet från denna plats till rotationsaxeln.

4. Jag antog att varje last väger 1 N fyllde jag i tabellen.

5. Avslutade giltigheten av regeln för spakbalans.

(Se bild 1).

l2 : l1

7 centimeter

21 centimeter

10 cm

20 centimeter

9 cm

18 cm

3.3 Experiment hemma.

Genom att använda boken Ya.I. Perelman" Underhållande fysik"och materialet på webbplatserna" Coolt! Fysik "och" Fysik runt omkring oss "genomförde underhållande experimentmed spakar.

1. Bilar. (Se bild 1).

Jag tog en stor och en liten leksaksbilar. Jag lägger dem på linjalens ändar, läggs i mitten på en rund penna. Den stora maskinen drog över, tk. hon är tyngre. Om du flyttar pennan närmare den stora skrivmaskinen kommer de att balansera. När jag flyttade pennan ännu närmare den stora skrivmaskinen vägde den lilla upp det.

2. Hur mycket styrka är det i fingrarna?

Jag tog två runda tandpetare. Sätt en tandpetare i mitten långfinger(närmare nageln), och i ändarna - index och namnlös. Försökte bryta en tandpetare genom att trycka på den med index och ringfingrar. Han flyttade tandpetaren till mitten av fingret. Försökte bryta tandpetaren igen. När tandpetaren var på fingertopparna var det nästan omöjligt att bryta den (fingrarna fungerade som en spak av den andra sorten, liknande nötknäppare). Stödpunkten är där fingrarna börjar.Ju längre tandpetaren är från stödpunkten, desto mer kraft måste appliceras. ?????

3. Polyspast.

Han band ett rep i handtaget på en skidstav. Jag placerade båda pinnarna på ett avstånd av 50 cm från varandra och lindade repet runt deras handtag tre gånger. Drog den fria änden av repet medan mina assistenter försökte klippa av pinnarna. Även om mina vänner försöker sprida isär pinnarna, kan jag ensam flytta dem tillsammans. (Pinnarna och repet beter sig som en kättingtelfer - min kraft multipliceras med repet som är lindat runt handtagen på pinnarna, så jag får nästan fem gånger styrkan jämfört med mina assistenter.

4. Spak. (Se bild 1).

En vanlig pinne har blivit en spak för en person - den enklaste mekanismen. På en vanlig pinne är det väldigt bekvämt för två att bära lasten. Med den kan du enkelt lyfta och flytta vikter.

Erfarenhet 1. Jag tog en inte särskilt lång pinne, la den under handtaget på resväskan och efter att ha bjudit in en vän att hjälpa till lyfte vi resväskan tillsammans. Om resväskan är exakt i mitten, då är var och en av oss lastad lika. När vi flyttade resväskan till en av pinnens ändar förändrades allt. Lasten har blivit lättare för den som håller i den långa änden. Spakens axlar har förändrats, och förhållandet mellan krafter som håller lasten i upplyft läge har också förändrats. Händerna på var och en av oss är stödet för spaken, och om avståndet till lasten är mindre, kommer belastningen på detta stödpunkt att vara större.

Erfarenhet 2 . Jag tog en liten pinne och slog in en spik i sidan nära en av dess ändar. Jag lägger ett strykjärn på den här änden (det behövs en spik så att strykjärnet inte glider på golvet) och sätter spaken på stolsryggen. Han höll spaken i den fria änden och flyttade den, förde nu stödpunkten närmare lasten och flyttade sedan bort från den. Jag upptäckte att ju större avståndet är från handen till stödpunkten, desto lättare är det att hålla i lasten. Jag fick samma resultat när jag flyttade min hand längs spaken till stödpunkten, och lämnade avståndet från stödpunkten till lasten oförändrat.

5. Jag drar ut spiken.

Med en hammare slog jag in en spik i en träbit 2/3 av dess längd. Han försökte dra en spik ur en träbit med händerna. Jag lyckades inte, hur mycket jag än försökte. Sen tog jag en nageldragare och drog lätt ut spiken med den. Spikdragaren i mitt fall fungerar som en spak,vilket är en enkel apparat som används förövervinna motstånd vid den andra punkten, genom att applicera kraft.

3.4. Tillverkning av enheter och modeller som arbetar enligt principen om en spak.

Med hjälp av kunskapen från att studera spaken gjorde jag följande enheter och modeller med hjälp av min far.

1. Vinsch med dina egna händer. (Se bild 1).

Från dålig väg ingen är försäkrad, och om din bil har fastnat i leran är det bara en vinsch som hjälper till att rädda den. Är det värt det att spendera en enorm summa pengar på en dyr sak och köpa den i en butik när du kan göra en vinsch med dina egna händer.

Vi behövde:

En axel för rotation och 2 lämpliga rör med större och mindre diametrar;

Starkt rep;

Framsteg:

Vår handgjorda vinsch fungerar enligt principen om en spak. För basen hemgjord vinsch kan fungera som ett rörstycke. För att sätta röret i drift måste det sättas på axeln och säkras med en kabel. Kabelslingan ska lindas flera gånger runt röret och sättas på valfritt handtag.

När handtaget vrids kommer röret att rotera längs axeln och kabeln lindas runt den. En sådan vinsch är användbar inte bara för att dra bilen ur leran, utan också för att flytta olika laster, till exempel i landet.

2. Polyspast. (Se bild 1).

Jag tog en stark nylonsnöre, 2 separata block, en last. Jag satte ihop en kombination av 1 rörligt och 1 fast block och fixade dem.Nu kan jag enkelt lyfta laster som jag inte bara kunde hålla i handen utan en kättingtelfer.

Efter att ha gjort ett experiment med en dynamometer var jag övertygad om att kättingtelfern ger dubbel styrka!

IV . Slutsats.

Som ett resultat av det utförda arbetet var jag övertygad om det nästa regel- hur många gånger vi vinner i styrka, hur många gånger vi förlorar i distans.

Jag lärde mig om spakens historia, om dess upptäckare, om funktionsprincipen och sorter.

Spakar olika typer mötas in Vardagsliv vid varje steg:

En skottkärra är lättare att bära om den har långa handtag;

Det är lättare att dra ut en spik om spikdragaren är längre;

Det är mycket lättare att dra åt muttern med en skiftnyckel med långt handtag.

Du bör aldrig glömma mekanikens "gyllene regel", som förenklas enligt följande: styrka - förlust under transport. Ibland är det värt att offra en kortare väg för att vinna i styrka. Arbetet kommer fortfarande att vara detsamma, men det blir lättare att göra det eftersom ökningen av stigen motsvarar ökningen i tid. Och under en längre tid är arbetet lättare att utföra – det är tydligt för alla.

När man designar maskiner händer det också tvärtom, när man måste offra styrka för att vinna på vägen, för att vinna i tid.

Under arbetet med ämnet har jag egen erfarenhet Jag blev övertygad om att spaken och dess varianter verkligen ger en person en vinst i styrka eller distans, eller används för bekvämlighet. Därmed bekräftade han sin hypotes att inte varje stark man nödvändigtvis är stark. Nu blir jag starkare inte bara genom daglig fysisk träning, utan också genom att tillämpa den nya kunskap jag har fått. Titeln på mitt verk ska aldrig uttalas med en jakande intonation. Tvärtom, om det finns intelligens kommer det att finnas styrka. Materialet i min forskning kommer utan tvekan att vara användbart i omvärldens lärdomar i grundskola, och kanske på fysiklektionerna i 7:an.

Avslutningsvis skulle jag vilja påminna om igelkottens ord från Vladimir Suteevs underbara saga "Livräddaren": "Du kan alltid hitta en pinne, men här är livräddaren - och här är livräddaren!".

Litteratur

1. Balashov M.M. Fysik. – M.: Upplysning, 1994.

2. Katz Ts.B. Biofysik på fysiklektionerna. – M.: Upplysning, 1988.

3. Perelman Ya.I. Underhållande fysik. Bok 1. - M .: Nauka, 1979.

4. Fysik. Betyg 7 / Gromov S.V., Rodina N.A. – M.: Upplysning, 2000.

5. Fysik. Årskurs 7 / Peryshkin A.V., Rodina N.A. – M.: Drofa, 2003.

6. Encyklopedi för barn. T. 14 - Teknik. – M.: Avasta+, 2000.

7. Jag känner världen. Barnens uppslagsverk - Skönhetens värld. – M.: Astrel, 2004.

Ansökan

Fotoreportage

Laboratoriearbete"Förtydligande av villkoren för spakens jämvikt"

Mina experiment http://vse-svoimiruchkami.ru/glavnaya/ )

Att göra en kättingtelfer

Interskolastisk konferens stadsrundtur

"Första stegen i vetenskapen".

Jobbtitel"Det finns kraft! Sinne är inte nödvändigt?

Student(er) (efternamn, fullständigt namn)Abramov Danila

MBOU SOSH ________ 32__ klass ___________ 4 B

ArbetsledareZibert Galina Ivanovna

Typ av arbete (projekt / abstrakt / forskning)studie

Kriterier för att utvärdera arbete

1) Överensstämmelse med kraven för arbetets utformning.Alla krav uppfyllda .

2) Volymen av det studerade materialet:informationssökning i litteratur och internet, observation, beskrivning och mätning, experimentellt arbete, modellering.

3) Kognitivt värde, relevans, praktisk och teoretisk betydelse av det studerade materialet.I arbetet studeras ursprunget och typerna av spakar, experiment med en spak utförs och enheter som fungerar enligt principen om en spak modelleras.

4) Problem, hypotes, mål, arbetets uppgifter.Hypotes: Troligtvis finns det mekanismer som hjälper en person att bli starkare. Syfte: att ta reda på funktionsprincipen för de enklaste mekanismerna. Mål: att genomföra experiment för att identifiera spakens egenskaper och principen för dess funktion.

5) Forskningsfärdigheter (argument, slutsatser, läskunnighet, logisk presentation av materialet, anslutning till den vetenskapliga presentationsstilen)Arbetet utfördes korrekt vetenskaplig stil presentationer dras slutsatser för varje upplevelse och för arbetet som helhet.

Granskarens signatur (signaturavskrift)

Uyukina Ludmila Grigorievna

Berättelse

Människan började använda spaken i förhistorisk tid och förstod intuitivt dess princip. Verktyg som en hacka eller en paddel användes för att minska mängden kraft en person var tvungen att utöva. Under det femte årtusendet f.Kr. i Mesopotamien användes vågar, med principen om en spak för att uppnå balans. Senare, i Grekland, uppfanns stålgården, vilket gjorde det möjligt att ändra axeln för appliceringen av kraft, vilket gjorde användningen av skalor bekvämare. Omkring 1500 f.Kr. e. i Egypten och Indien dyker shaduf upp, stamfadern till moderna kranar, en anordning för att lyfta fartyg med vatten.

Det är inte känt om dåtidens tänkare försökte förklara spakens princip. Den första skriftliga förklaringen gavs på III-talet f.Kr. e. Arkimedes, kopplar samman begreppen kraft, belastning och skuldra. Jämviktslagen som formulerats av honom används fortfarande och låter så här: "Kraften multiplicerad med kraftappliceringsarmen är lika med belastningen multiplicerad med belastningsappliceringsarmen, där kraftappliceringsarmen är avståndet från kraftappliceringspunkten till stödet, och lastpåförandearmen är avståndet från lastens appliceringspunkt till stödet. Enligt legenden, som insåg betydelsen av sin upptäckt, utbrast Arkimedes: "Ge mig ett stödpunkt, så kommer jag att vända jorden!".

I den moderna världen används spakens princip överallt. Nästan vilken mekanism som helst som omvandlar mekanisk rörelse använder spakar i en eller annan form. Kranar, motorer, tänger, saxar och tusentals andra mekanismer och verktyg använder spakar i sin konstruktion.

Funktionsprincip

Funktionsprincipen för spaken är en direkt konsekvens av lagen om energibevarande. För att flytta spaken en bit måste kraften som verkar på sidan av lasten utföra arbete lika med:

Sett från andra sidan måste kraften som appliceras från andra sidan fungera

var är förskjutningen av änden av spaken som kraften appliceras på. För att lagen om bevarande av energi ska uppfyllas för ett slutet system måste de verkande och motstående krafternas arbete vara lika, det vill säga:

, .

Enligt definitionen av triangellikhet kommer förhållandet mellan förskjutningar av de två ändarna av spaken att vara lika med förhållandet mellan dess armar:

, Följaktligen .

Med tanke på att produkten av kraft och avstånd är kraftmomentet kan vi formulera jämviktsprincipen för en spak. Spaken är i jämvikt om summan av kraftmomenten (med hänsyn till tecknet) som appliceras på den är lika med noll.

För spakar, såväl som för andra mekanismer, introduceras en egenskap som visar den mekaniska effekten som kan erhållas på grund av spaken. En sådan egenskap är utväxlingsförhållandet, det visar hur belastningen och den applicerade kraften är relaterade:

sammansatt spak

En sammansatt hävarm är ett system av två eller flera enkla hävarmar kopplade på ett sådant sätt att utgångskraften från en hävarm är ingångskraften för nästa. Till exempel, för ett system med två spakar kopplade i serie, om en kraft appliceras på den första spakens ingångsarm, kommer utgångskraften att vara i den andra änden av denna spak, och de kommer att kopplas med ett utväxlingsförhållande:

I det här fallet kommer samma kraft att verka på den andra spakens ingångsarm, och uteffekten för den andra spaken och hela systemet kommer att vara, utväxlingsförhållandet för det andra steget kommer att vara lika med:

I det här fallet kommer den mekaniska effekten av hela systemet, det vill säga hela den sammansatta spaken, att beräknas som förhållandet mellan ingångs- och utgångskrafterna för hela systemet, det vill säga:

Således kommer utväxlingsförhållandet för en sammansatt spak som består av två enkla att vara lika med produkten av utväxlingsförhållandena för de enkla spakarna som ingår i den.

Samma lösningsmetod kan tillämpas på fler komplext system, bestående i det allmänna fallet av n spakar. I det här fallet kommer det att finnas 2n armar i systemet. Utväxlingsförhållandet för ett sådant system kommer att beräknas med formeln:

Som framgår av formeln för detta fall är det också sant att utväxlingsförhållandet för den sammansatta spaken är lika med produkten av utväxlingsförhållandena för dess beståndsdelar.

Spaktyper

Skilja på spakar av 1:a slaget, där stödpunkten är belägen mellan krafternas appliceringspunkter, och spakar av 2:a slaget, där krafternas appliceringspunkter är belägna på ena sidan av stödet. Bland spakar av 2:a slaget fördela spakar av 3:e slaget, med appliceringspunkten för den "inkommande" kraften närmare stödpunkten än belastningen, vilket ger en vinst i hastighet och avstånd.

Exempel: hävstång först slag - barngunga (tvärstång), sax; inflytande andra slag - en skottkärra (stödpunkt - ett hjul), lyft ett föremål med en kofot i en uppåtgående rörelse; inflytande tredje sortera - baklucka eller motorhuv bilar på gasfjädrar, lyfta kroppen på en dumper (med en hydraulisk cylinder i mitten), flytta musklerna i armar och ben på en person och djur.

se även

Spak (teknik)

Anteckningar

Litteratur

// . Sankt Petersburg, 1831

Wikimedia Foundation. 2010 .

Synonymer:

Sedan urminnes tider har människor använt olika hjälpmedel för att underlätta deras arbete. Hur ofta, när vi behöver flytta ett mycket tungt föremål, tar vi en pinne eller påle som våra hjälpare. Detta är ett exempel på en enkel mekanism - en spak.

Tillämpning av enkla mekanismer

Det finns många typer av enkla mekanismer. Det här är en spak och ett block och en kil och många andra. Inom fysiken kallas enkla mekanismer för enheter som tjänar till att omvandla krafter. Ett lutande plan som hjälper till att rulla in eller dra upp tunga föremål är också en enkel mekanism. Användningen av enkla mekanismer är mycket vanligt både i produktionen och hemma. Oftast används enkla mekanismer för att få en styrka, det vill säga att öka flera gånger den kraft som verkar på kroppen.

En spak i fysiken är en enkel mekanism

En av de enklaste och vanligaste mekanismerna som studeras i fysik i årskurs sju är spaken. Inom fysiken är en spak en stel kropp som kan rotera runt ett fast stöd.

Det finns två typer av spakar. För en hävstång av det första slaget är stödpunkten mellan verkningslinjerna för de applicerade krafterna. Vid spaken av den andra typen är stödpunkten placerad på ena sidan av dem. Det vill säga, om vi försöker flytta ett tungt föremål med en kofot, så är en spak av det första slaget en situation när vi sätter ett block under kofoten och trycker ner den fria änden av kofoten. I det här fallet kommer stången att vara det fasta stödet, och de applicerade krafterna är placerade på båda sidor om den. Och spaken av det andra slaget är när vi, efter att ha glidit in kofotens kant under vikten, drar kofoten uppåt och på så sätt försöker vända föremålet. Här är stödjepunkten placerad vid den punkt där kofoten vilar på marken, och de applicerade krafterna är placerade på ena sidan av stödpunkten.

Lagen om kraftbalansen på spaken

Med hjälp av spaken kan vi få styrka och lyfta en tung last med våra bara händer. Avståndet från stödpunkten till den punkt där kraften appliceras kallas kraftens skuldra. Dessutom, Du kan beräkna kraftbalansen på spaken med hjälp av följande formel:

F1/ F2 = l2 / l1,

där F1 och F2 är krafterna som verkar på spaken,
och l2 och l1 är axlarna för dessa krafter.

Detta är lagen om jämvikt för spaken, som säger: spaken är i jämvikt när krafterna som verkar på den är omvänt proportionella mot dessa krafters skuldror. Denna lag fastställdes av Arkimedes under det tredje århundradet f.Kr. Av detta följer att en mindre kraft kan balansera en större. För att göra detta är det nödvändigt att skuldran för den mindre kraften är större än skuldran för den större kraften. Och styrkan som erhålls med hjälp av en spak bestäms av förhållandet mellan axlarna för de applicerade krafterna.

Den mänskliga styrkan är begränsad. Därför använder han ofta enheter (eller enheter) som gör att han kan omvandla sin styrka till en kraft som är betydligt större. Ett exempel på en sådan anordning är en spak.

Hävarmär en stel kropp som kan rotera runt ett fast stöd. En kofot, en bräda och liknande kan användas som en spak.

Det finns två typer av spakar. På spak av 1:a slaget den fasta stödpunkten O är belägen mellan verkningslinjerna för de applicerade krafterna (fig. 47), och spak av 2:a slaget den är placerad på ena sidan av dem (bild 48). Genom att använda hävstång kan du få en styrka. Så, till exempel, arbetaren som visas i figur 47, som applicerar en kraft på 400 N på spaken, kommer att kunna lyfta en last som väger 800 N. Om vi dividerar 800 N med 400 N får vi en kraftförstärkning lika med 2.

För att beräkna styrkan som erhålls med hjälp av en spak bör man känna till regeln som upptäcktes av Arkimedes redan på 300-talet f.Kr. före Kristus e. Låt oss göra ett experiment för att fastställa denna regel. Vi fixerar spaken på stativet och fäster vikter på den på båda sidor om rotationsaxeln (fig. 49). Krafterna F 1 och F 2 som verkar på spaken kommer att vara lika med vikterna av dessa laster. Av erfarenheten som visas i figur 49 kan man se att om armen för en kraft (d.v.s. avstånd OA) är 2 gånger armen för en annan kraft (avstånd OB), så kan en kraft på 2 N balanseras med en 2 gånger större kraft - 4 N. Så, för att balansera en större kraft med en mindre kraft, är det nödvändigt att dess skuldra överstiger skuldran för den större kraften. Kraftförstärkningen som erhålls med hjälp av en spak bestäms av förhållandet mellan axlarna av de applicerade krafterna. Det här är vad spakregel.

Låt oss beteckna kraftaxlar genom l 1 och l 2 (fig. 50). Då kan hävstångsregeln representeras som följande formel:

Denna formel visar det en hävstång är i jämvikt om krafterna som appliceras på den är omvänt proportionella mot deras armar.

Spaken började användas av människor i antiken. Med dess hjälp var det möjligt att lyfta tunga stenplattor under byggandet av pyramiderna i det gamla Egypten (bild 51). Utan hävstång hade detta inte varit möjligt. När allt kommer omkring, till exempel, för byggandet av Cheops-pyramiden, som har en höjd av 147 m, användes mer än två miljoner stenblock, varav den minsta hade en massa på 2,5 ton!

Numera används spakar flitigt både i produktionen (till exempel kranar) och i vardagen (saxar, trådklippare, vågar etc.).

1. Vad är en spak? 2. Vad är hävstångsregeln? Vem öppnade den? 3. Vad är skillnaden mellan en spak av 1:a slaget och en hävstång av 2:a slaget? 4. Ge exempel på användningen av hävstång. 5. Betrakta bilder 52, a och 52, b. I vilket fall är det lättare att bära lasten? Varför?
Experimentell uppgift. Placera en penna under mitten av linjalen så att linjalen är i balans. Utan att ändra den relativa positionen för linjalen och pennan, balansera ett mynt på ena sidan och en bunt med tre av samma mynt på andra sidan på den resulterande spaken. Mät axlarna för de applicerade (från sidan av mynten) krafter och kontrollera hävstångsregeln.