Як улаштований передній важіль підвіски? Робота та прості механізми.

28 квітня у школі проходитиме науково-практична конференція НОУ "Спектр".

Трохи історії
Давним-давно, ще 2005 року ми з моїми учнями у школі організували наукове товариство "Піфагореня", де займалися різною діяльністювід аналізу олімпіадних завдань, до дослідних робіт. Щороку, залучаючи й інших математиків школи, проводили конференції, потім вивозили хлопців на конференції до Нальчика. Щороку наші хлопці посідали призові місця на республіканських конкурсах. Все було як слід, у нас був свій статут, програма, вимоги. Наприкінці року підбивали підсумки і кожному члену НОУ надавали академічні звання:

«почесний академік» - переможцям та призерам міжнародних та російських, республіканських предметних олімпіад, оглядів, конкурсів;
«академік» – призерам обласних та міських предметних олімпіад, конкурсів, оглядів;
«магістр» – переможцям шкільних олімпіад, оглядів, конкурсів;
«бакалавр» – призерам шкільних олімпіад, оглядів, конкурсів.

Ось таке свідчення отримували хлопці (знаєте, вони були дуже раді їм). Була така гра у нас.

Про наше суспільство тоді знали усі. Гуделі. На конференції в Нальчику якось нам сказали, що не можуть щоразу давати призові місця, не вести багато робіт на конкурс. Що також зіграло свою роль. Коли член журі, республіканського конкурсу, при дітях каже "Ваші роботи найкращі, але ми не можемо дати більше одного місця".
http://alfusja-bahova.ucoz.ru/index/nou_quot_pifagorenok_quot/0-5
До речі, всі хлопці, які тоді займалися в науковому суспільстві, без праці надійшли до найкращих технічних ВНЗ Москви та Пітера. Наразізакінчили успішно університети. А одну дівчинку залишили в університеті в Пітері (не можу зараз назвати назви вузів). Пишаюся своїми хлопцями.

Але всьому приходить кінець. І нашому НОУ також. За цю роботу мені ніхто нічого не оплачував, а як тільки стали за це платити, "така корова потрібна самому", з'ясувалося, що "Піфагореня" нашій школі не потрібен, створили нове товариство "Спектр", де все проводиться "крім рукава", не хочу навіть говорити про це.

Після одного неприємного випадку перестала брати з хлопцями участь у шкільних конференціях.

А цього року вирішила все ж таки вийти на конференцію шкільну зі своїми гуртківцями. У середу розпочали проект. Подивимось що вийде.

На черговому занятті гуртка приступили до дослідницького проекту"Важіль. Види важелів. Важелі в побуті людини".
Мета та завдання дослідницької роботи:

Вивчити пристрій та принцип дії важеля;
Зібрати механізм «Важіль» за допомогою Lego «Фізика та технологія»;
Дослідити властивості важеля. З'ясувати умову рівноваги важеля;
Анкетування однокласників;
Дослідити використання важеля в будинку, у побуті, у техніці, у спорті та розвагах;
Висновки.

Розібрали з хлопцями:

Чи знаєте ви?
Термін «важіль» (англ. lever) походить від французького слова levier, яке означає «піднімати»
З давніх-давен для полегшення своєї праці людина використовує різні механізми, які здатні перетворювати силу людини на значно більшу силу. Ще три тисячі років тому при будівництві пірамід у Стародавньому Єгиптіважкі кам'яні плити пересували та піднімали за допомогою простих механізмів.
Важіль – це жорсткий стрижень або твердий предмет, який служить передачі сили. За допомогою важеля можна змінювати прикладену силу (зусилля), напрямок та відстань переміщення. У кожному важелі обов'язково присутні зусилля, опора (або вісь обертання) та навантаження (вантаж). Залежно від них взаємного розташуваннярозрізняють важелі першого, другого та третього роду.
На цьому занятті розібрали пристрій та принцип дії важеля. За допомогою Лего зібрали три роди механізму "Важіль". Спробували провести первинне дослідження. Дізналися, що у будь-якого важеля є точка опори, точка докладання зусилля та точка докладання навантаження (тобто вантаж)
Види важелів
У важелях першого родуточка опори розташована між точками докладання зусилля та навантаження.
Найбільш поширеними прикладами важеля першого роду є пилка, брухт, плоскогубці та ножиці.

У важелях другого родуточка опори та точка докладання зусилля знаходяться на протилежних кінцях, а точка докладання навантаження розташована між ними. Найчастіші приклади важеля другого роду – щипці для розколювання горіхів, тачка, ключ для відкривання пляшок.

У важелях третього родуточка опори та точка програми навантаження знаходяться на протилежних кінцях, а точка докладання зусилля між ними. Найбільш відомі прикладиважеля третього роду – пінцет та щипці для льоду.

У вашому браузері вимкнено JavaScript

На наступному занятті гуртка продовжимо дослідження.

РS. На даному сайті багато класних фізиків, я рада була б отримати від Вас поради та рекомендації щодо нашого проекту. Не відмовлюся ні від якої допомоги!

«Перші кроки до науки»

Муніципальне бюджетне загальноосвітня установасередня загальноосвітня школаз поглибленим вивченням окремих предметів №32 р.о.

Секція: Фізика

Тема:«Сила є! Розуму не треба?

Абрамов Данило,

учень 4 Б класу

МБОУ ЗОШ № 32

г.о. Самара

Керівник роботи

Зіберт Галина Іванівна,

вчитель початкових класів

м.Самара, 2015

Зміст

I. Вступ ……………………………………………………………………..3

II. Основна частина. Важіль та його різновиди……………………………...5

III. Практична частина…………………………………………………..…..11

3.1 Важелі в техніці та побуті ……………………………………………...….11

3.2. Лабораторна роботана тему

«З'ясування умов рівноваги важеля» ……………………...…….12

3.3. Експерименти в домашніх умовах …………………………………13

3.4. Виготовлення пристроїв та моделей, що працюють за принципом

важеля ……………………………………………….…………………...15

IV. Заключение …………………………….…………………………..….….17

Література ……………………………………………..………………….…..18

Додатки……………………………………………………………………...19

Вступ

Якось ми всією сім'єю поїхали машиною в ліс. Все було просто чудово, якби не почався дощ. Він змусив нас повернутись і поїхати додому. І, звичайно ж, на дорозі, що розмокнула від дощу, ми застрягли. Всі спроби виштовхати машину були марними… І тоді мій тато сказав: «От би нам зараз, синку, на допомогу силача якогось!». Але силачів та богатирів поблизу не виявилося, а під'їхав трактор. Він розмотав лебідку, прив'язав трос до нашої машини і за 5 хвилин витяг її.

Я завжди дуже хотів бути сильним, справжнім помічником і бути схожим на російських богатирів – добрих, чесних, сильних та спритних. Але тут я поставив собі запитання: «Яким чином деякі люди можуть виконувати такі, здавалося б, непосильні для простої людини завдання?».

Я висунувгіпотезу - швидше за все, існують механізми, які допомагають людині стати сильнішими.(Див. слайд 1).

Ціль дослідження : з'ясувати принцип роботи найпростіших механізмів.(Див. слайд 1).

У пошуках відповіді я звернувся до науки фізики. Я дізнався, що сила самої людини обмежена, тому часто застосовує пристрої, що дозволяють збільшити силу її дії.Такі пристрої називають простими механізмами. До них відносяться: важіль та його різновиди – блок та воріт; похила площину та її різновиди - клин та гвинт.

Завдання :

1. дізнатися про походження та види важеля;

2. провести досліди з важелем;

3. за допомогою дорослих змоделювати пристрої, що працюють за принципом важеля;

4. підготувати електронну презентаціюза наслідками дослідження.(Див. слайд 1).

Об'єкт: важіль.

Предмет: застосування важелів у житті людей.

Методи : пошук інформації в літературі та Інтернеті, спостереження, опис та вимірювання, дослідно-експериментальна робота,моделювання.

II . Важіль та його різновиди.

"Дайте мені точку опори, і я переверну Землю!"

Архімед

Людина – істота розумна. Саме розум завжди давав йому можливість створювати пристосування, що робили його сильнішим чи швидшим за звіра, жити в умовах, в яких він без цих речей не міг би вижити.

Одним із перших таких пристроїв став важіль. Ще первісна людина перетворила звичайну жердину на інструмент для підняття важких речей. Підсунувши довгу палицю під камінь і сперши її на шматок дерева, яка служила опорою, можна було без проблем перемістити камінь в інше місце. Чим довша жердина, тим легше працювати. Винахід важеля просунуло первісної людинишляхом його розвитку.

Мотика і весло були винайдені людиною для зменшення сили, яку необхідно було прикладати для виконання будь-якої роботи.(Див. слайд 1).

У п'ятому тисячолітті до нашої ери в Месопотамії застосовувалися ваги, що використовували принцип важеля задля досягнення рівноваги.

Без важеля було б неможливо підняти важкі кам'яні плити під час будівництва пірамід у Стародавньому Єгипті. Для зведення піраміди Хеопса, що має висоту 147 м, було використано 2300000 кам'яних брил, найменша з яких мала масу 2,5 т.

Близько 1500 до нашої ери в Єгипті та Індії з'являється шадуф - прабатько сучасних кранів, пристрій для піднімання судин з водою.У Росії так само використовувалося подібний пристрійдля підняття води з колодязя і називалося воно «Журавель».

Таким чином, ми не знаємо ні імені автора важеля, ні точної датийого винаходи. Але з упевненістю можемо стверджувати, що давні люди без математичних правил і законів фізики вигадали і широко використовували прості механізми, спираючись на свою інтуїцію та досвід.

2.2 Архімед – механік.

Важіль, блок, похила площина зацікавили вченого Архімеда, який проживав у Стародавню Греціюза часів античності. У ІІІ столітті до н. е. Архімед дав перше письмове пояснення принципу роботи важеля, зв'язавши поняття сили, вантажу та плеча. Закон рівноваги, сформульований ним, використовується і досі звучить як:«Важіль знаходиться в рівновазі тоді, коли сили, що діють на нього, назад порпорційні плечам цих сил». Архімед виклав повну теорію важеля та успішно застосовував її на практиці. Плутарх повідомляє, що Архімед побудував у порту Сіракуз чимало блоково-важільних механізмів для полегшення підйому та транспортування важких вантажів. Винайдений ним архімедів гвинт (шнек) для вичерпування води досі застосовується у Єгипті.Архімед є першим теоретиком механіки. Він починає свою книгу "Про рівновагу плоских фігур" з доказу закону важеля.(Див. слайд 1).

Легенда розповідає, що збудований Гієроном у подарунок єгипетському цареві Птолемею важкий багатопалубний корабель «Сіракузія» ніяк не вдавалося спустити на воду. Архімед спорудив систему блоків (поліспаст), за допомогою якої він зміг зробити цю роботу одним рухом руки. За легендою, Архімед заявив при цьому: «Будь у моєму розпорядженні інша Земля, на яку можна було б встати, я зрушив би з нашого місця» (в іншому варіанті: «Дайте мені точку опори, і я переверну світ»).(Див. слайд 1).

Інженерний геній Архімеда з особливою силою проявився під час облоги Сіракуз римлянами у 212 році до н. е. у ході Другий Пунічної війни. Адже в цей час йому було вже 75 років!Архімед створив метальні машини, здатні кидати з великою швидкістю каміння масою близько 250 кг і механізми, що кидають з берега на судна важкі колоди. В останні рокибуло проведено кілька експериментів з метою перевірки правдивості опису цієї «надзброї старовини». Збудована конструкція показала свою повну працездатність.

Так звана «Лапа Архімеда» була унікальною підйомною машиною - прообразом сучасного крана. Це був величезний важіль, що виступає за міську стіну та оснащений противагою.(Див. слайд 1).

Знаменитий історик давнини Полібій писав, що коли римський корабель намагався пристати до берега біля Сіракуз, ця машина, керована спеціально навченою людиною, захоплювала носа корабля і перевертала його. Римляни змушені були відмовитися від думки взяти місто штурмом і перейшли до облоги. Полібій писав: «Така чудова сила однієї людини, одного дарування, вміло спрямованого на якусь справу… римляни могли б швидко опанувати місто, якби хтось вилучив із середовища сиракузян одного старця».

Оцінюючи роль Архімеда - механіка, хочеться відзначити, що він зробив відповідні розрахунки і сконструював складніші механізми, які могли посилювати і перетворювати рухи. Завдяки Архімеду людство навчилося спускати на воду великі кораблібудувати бойові машини.

2.3 Що таке важіль.

І все-таки сила людини обмежена, тому вона часто застосовує пристрої (або пристосування), що дозволяють перетворити силу людини на силу, істотно більшу. Тяжкий предмет (камінь, шафа, верстат), який неможливо пересунути безпосередньо, зсувають з місця за допомогою досить довгої та міцної палиці – важеля.

Важіль є тверде тілоздатне обертатися навколо нерухомої опори У важеля є два плечі. Пліч - це відстань від точки опори до точки докладання сили. Як важіль можуть бути використані брухт, дошка тощо. Існують закономірності:(Див. слайд 1).

1) чим довше плече, тим менше потрібно сили, щоб підняти той самий вантаж;

2) що довше плече, то більший шлях воно проходить;

3) у скільки разів більше плече важеля, у стільки разів менше має бути вантаж для підтримки рівноваги.

Ці закономірності мені вдалося сформулювати мовою, зрозумілою учням початкової школи, т.к. ми не знайомі ще зі зворотною пропорційністю та властивостями пропорцій. А наочно переконатися у справедливості закономірностей допомогла саморобна лабораторна установка – важіль, виготовлений з конструктора «Лего».

Розрізняють два види важелів.

У важеля 1-го роду нерухома точка опори розташовується між лініями дії прикладених сил, а у важеля 2-го роду вона розташовується по одну сторону від них.(Див. слайд 1).

Використання важеля дозволяє отримати виграш у силі. Для розрахунку виграшу у силі, одержуваного з допомогою важеля, слід зазначити правило, відкрите Архімедом ще III в. до зв. е.

Отже,для того, щоб урівноважити меншою силою велику силу, необхідно, щоб її плече перевищувало плече більшої сили .

Відколи Архімед встановив правило важеля, воно проіснувало у первозданному вигляді майже 1900 років.

Отже, найчастіше важіль застосовують у тому, щоб отримати виграш у силі, тобто. збільшити силу, що діє на тіло, у кілька разів.

2. 4.Різновиди важеля

Різновидами важеля є два простих механізми: блок та воріт.(Див. слайд 1).

Блок являє собою пристрій, що має форму колеса з жолобом, яким пропускають мотузку, трос або ланцюг.

Розрізняють два основні види блоків - рухомий та нерухомий.(Див. слайд 1).

У нерухомого блоку вісь закріплена і при підйомі вантажів не піднімається і не опускається, а рухомий блок вісь переміщається разом з вантажем. Нерухомий блок не дає виграшу у силі. Його застосовують для того, щоб змінити напрямок дії сили. Так, наприклад, прикладаючи до мотузки, перекинутої через такий блок силу, спрямовану вниз, ми змушуємо вантаж підніматися вгору.

Інакше справа з рухомим блоком. Цей блок дозволяє невеликою силою врівноважити силу, вдвічі більшу.

Насправді часто застосовують комбінацію рухомого блоку з нерухомим. Це дозволяє змінити напрямок силового впливу з одночасним дворазовим виграшем у силі.

Для отримання більшого виграшу в силі застосовують вантажопідйомний механізмполіспастом . Грецьке слово«Поліспаст» утворено з двох коренів: «Полі» - багато і «Спао» - тягну, так що в цілому виходить «багатотяг».(Див. слайд 1).

Поліспаст є комбінацією з двох обойм, одна з яких складається з трьох нерухомих блоків, а інша - з трьох рухомих блоків. Оскільки кожен із рухомих блоків подвоює силу тяги, то загалом поліспаст дає шестиразовий виграш у силі.

Ворот складається з циліндра (барабана) та прикріпленої до нього рукоятки. Цей простий механізм був винайдений у давнину. Найчастіше його застосовували для підйому води з колодязів.(Див. слайд 1).

Більш досконалим механізмом є лебідка. Вона є поєднанням воріт з двома зубчастими колесами різного діаметра. Лебідку можна як комбінацію двох воріт.(Див. слайд 1).

Багатовікова практика довела, що жоден із механізмів не дає виграшу у роботі. Застосовують їх для того, щоб в залежності від умов роботи виграти в силі або шляху. Вже давнім вченим було відомо правило: у скільки разів ми виграємо в силі, у стільки ж разів програємо на відстані. Це правило назвали "золотим правилом" механіки. Його автором є давньогрецький вчений Герон Олександрійський, який жив уIвіці н.е.(Див. слайд 1).

III . Практична частина.

Вивчивши теоретичний матеріалпро історію важеля, про його першовідкривача, про принцип дії та різновиди я вирішив провести дослідження.

3.1. Важелі в техніці та в побуті.

В нашому сучасному світіважелі знаходять широке застосування як у природі, так і рукотворному світі, створеного людиною. Практично будь-який механізм, що перетворює механічний рух, у тому чи іншому вигляді використовує важелі.

Важелі зустрічаються в різних частинахтіла людини та тварин. Це, наприклад, кінцівки, щелепи. Багато важелів можна побачити у тілі комах та птахів.

Важелі також поширені і в побуті, це і водопровідний кран, і двері, і різні кухонні прилади.(Див. слайд 1).

Правило важеля лежить в основі дії важелів, різних інструментів і пристроїв, що застосовуються там, де потрібен виграш в силі або в відстані.(Див. слайд 1).

Виграш у силі та відстані ми можемо спостерігати при роботі з ножицями. Ножиці - це важіль, вісь обертання якого проходить через гвинт, що сполучає обидві половини ножиць. Залежно від призначення ножиць, їх пристрій буває різним. Ножиці, призначені для різання паперу, мають довгі леза та майже таку ж довжину ручки.Для різання паперу не потрібно великої сили, а довгим лезомЗручніше різати по прямій лінії. В даному випадку ми маємо виграш на відстані. Ножиці для різання листового металумають ручки набагато довші за леза, так як сила опору металу велика і для її врівноважування плече діючої сили доводиться значно збільшувати. Ще більша різниця між довжиною ручок та відстанню ріжучої частини та осі обертання в кусачках, призначених для перекушування дроту. Очевидно, що у цих випадках має місце виграш у силі. (Див. слайд 1).

Важелі використовуються і в інших інструментах - це рукоятки лещат і верстаків, важелі верстатів, теслярські інструменти, інструменти рятувальників тощо.(Див. слайд 1).

Звичайно ж, важелі різного видупоширені у техніці. Найкращі прості прикладиїх застосування – цеважіль перемикання коробки передач в автомобілі, педалі автомобіля або трактора, ручне гальмо велосипеда.(Див. слайд 1).

Навіть ручка швейної машиниі клавіші піаніно – це також важелі.(Див. слайд 1).

Усі ми любимо спорт! І якщо уважно подивитися, то ми побачимо, що у цій галузі також застосовуються важелі.Стрибки у висоту з жердиноюдуже наочний приклад, п За допомогою важеля довжиною близько трьох метрів і правильного докладання зусилля, спортсмен злітає на запаморочливу висоту до шести метрів. Крім цього, важелями забезпечені багато спортивних снарядів.(Див. слайд 1).

На будь-який будівельному майданчикупрацюють екскаватори та баштові підйомні крани- це поєднання важелів, блоків, комірів. Залежно від "спеціальності" крани мають різні конструкціїта характеристики.(Див. слайд 1).

Широке застосування важелі знайшли і в сільському господарстві- Трактори, комбайни, сівалки та інші механізми.(Див. слайд 1).

Отже,в більшості випадків прості механізми (грец. "механе" - машина, зброя) застосовують для того, щоб отримати виграш у силі.

3.2. Лабораторна робота

Обладнання Кабіна: важіль на штативі, набір вантажів, лінійка.

Ціль : з'ясувати умови рівноваги важеля

Хід роботи.

1. Шляхом обертання гайок на кінцях важеля врівноважив його так, щоб він розташувався горизонтально.

2. Підвісив три вантажі до лівого плеча важеля на відстані 7 см від осі обертання.

3. Шляхом проб встановив місце правому плечі важеля, якого слід підвісити один вантаж, щоб врівноважити три попередніх. Виміряв відстань від місця до осі обертання.

4. Вважаючи, кожен вантаж важить 1 Н, заповнив таблицю.

5. Зробив висновок про справедливість правила рівноваги важеля.

(Див. слайд 1).

l2 : l1

7 см

21 см

10 см

20 см

9 см

4Н

18 см

2Н

3.3.Експерименти у домашніх умовах.

Користуючись книгою Я.І. Перельмана « Цікава фізика» та матеріалами Інтернет – сайтів «Класна фізика» та «Фізика навколо нас» провів цікаві експериментиіз важелями.

1. Машинки. (Див. слайд 1).

Я взяв велику та маленьку іграшкові машинки. Поставив їх на кінці лінійки, покладеної серединою на олівець. Велика машина перетягнула, т.к. вона важча. Якщо зрушити олівець ближче до великої машинки, то вони врівноважуються. Коли я посунув олівець ще ближче до великої машинки, маленька переважила.

2. Скільки сили у пальцях?

Я взяв дві круглі зубочистки. Поклав одну зубочистку серединою на середній палець(ближче до нігтя), а на кінці - вказівний та безіменний. Спробував зламати зубочистку, натиснувши на неї вказівним і безіменними пальцями. Пересунув зубочистку на середину пальця. Знову спробував зламати зубочистку. Коли зубочистка перебувала на кінчиках пальців, зламати її майже неможливо (пальці виконали роль важеля другого роду, схожого на щипці для колки горіхів). Крапка опори знаходиться там, де починаються пальці.Що далі від точки опори знаходиться зубочистка, то більше сили потрібно докласти. ?????

3. Поліспаст.

Прив'язав мотузок до ручки лижної палиці. Помістив обидві палиці на відстань 50 см один від одного і тричі обернув їх ручки мотузкою. Потягнув вільний кінець мотузки, коли мої помічники намагалися роз'єднати палиці. Незважаючи на те, що друзі намагаються розвести ціпки в сторони, я можу зрушити їх разом. (Палиці та мотузка поводяться, як поліспаст - прикладена мною сила примножується завдяки мотузку, намотаному на ручки палиць, тому я виграю в силі майже вп'ятеро в порівнянні з моїми помічниками.

4. Важіль. (Див. слайд 1).

Звичайна палиця стала для людини важелем найпростішим механізмом. На звичайній палиці дуже зручно вдвох переносити вантаж. Користуючись нею, можна легко піднімати та пересувати тяжкості.

Досвід 1. Я взяв не дуже довгу палицю, просунув її під ручку валізи і, запросивши на допомогу товариша, ми підняли вдвох валізу. Якщо валіза знаходиться точно посередині, то кожен із нас навантажений однаково. Коли ми зрушили валізу до одного з кінців ціпка, все змінилося. Легшим вантаж став для того, хто тримає довгий кінець. Змінилися плечі важеля, змінилося і співвідношення сил, що утримують вантаж у піднятому положенні. Руки кожного з нас є опорою важеля, і якщо відстань до вантажу буде меншою, то навантаження на цю точку опори буде більшим.

Досвід 2 . Я взяв невеликий ціпок і біля одного з її кінців збоку вбив цвях. Надів на цей кінець праску (цвях потрібен для того, щоб праска не сковзнула на підлогу) і поклав важіль на спинку стільця. Тримаючи важіль за вільний кінець, рухав його, наближаючи точку опори до вантажу, то віддаляючи від нього. Я переконався, що чим більша відстань від руки до точки опори, тим легше втримати вантаж. Той самий результат я отримав, коли пересував руку вздовж важеля до точки опори, залишаючи незмінною відстань від опори до вантажу.

5. Витягую цвях.

Використовуючи молоток, я забив цвях у шматок деревини на 2/3 його довжини. Спробував витягнути руками цвях зі шматка дерева. У мене нічого не вийшло, як я не намагався. Тоді я взяв цвяхи і легко з його допомогою витягнув цвях. Гвоздодер у моєму випадку діє як важіль,який є простим апаратом, що використовується дляподолання опору в другій точці шляхом застосування сили.

3.4. Виготовлення пристроїв та моделей, що працюють за принципом важеля.

Застосувавши знання, отримані щодо важеля, виготовив з допомогою тата такі пристрої і моделі.

1. Лебідка своїми руками. (Див. слайд 1).

Від поганої дорогиніхто не застрахований, і якщо ваш автомобіль міцно загруз у бруді, врятувати його допоможе тільки лебідка. Чи варто витрачати величезну суму грошей на дорогу річ і купувати її в магазині, коли можна зробити лебідку своїми руками.

Нам знадобилося:

Вісь для обертання і 2 відповідні трубки більшого та меншого діаметра;

Міцний трос;

Хід роботи:

Наша лебідка, зроблена своїми руками, працює за принципом важеля. Для основи саморобної лебідкиможе бути відрізок труби. Щоб привести в роботу трубу, її необхідно надіти на вісь та закріпити тросом. Петлю троса необхідно намотати кілька разів навколо труби та насадити на будь-яку ручку.

При повороті ручки труба обертатиметься по осі, а трос намотуватиметься на неї. Така лебідка стане в нагоді не тільки, щоб витягувати автомобіль з бруду, але і для переміщення різних вантажів, наприклад, на дачі.

2. Поліспаст. (Див. слайд 1).

Я взяв міцний капроновий шнур, 2 окремі блоки, вантаж. Зібрав комбінацію з 1 рухомого та 1 нерухомого блоку та закріпив їх.Тепер я можу піднімати легко вантажі, які без поліспасту не міг просто утримати в руці.

Провівши досвід із динамометром, я переконався, що поліспаст дає дворазовий виграш у силі!

IV . Висновок.

В результаті проведеної роботи я переконався у наступному правилі- у скільки разів ми виграємо в силі, у стільки ж разів програємо на відстані.

Я дізнався про історію важеля, про його першовідкривача, про принцип дії та різновиди.

Важелі різних видівзустрічаються в повсякденному життіна кожному кроці:

Тачку легше везти, якщо має довгі ручки;

Цвях висмикнути легше, якщо гвоздодер має велику довжину;

Гайку загорнути значно легше ключем із довгою рукояткою.

Ніколи не варто забувати про «золоте правило» механіки, який спрощено виглядає так: виграш у силі – програш у дорозі. Іноді варто пожертвувати коротшим шляхом, щоб виграти в силі. Робота все одно буде та сама, але зробити її легше тому, що збільшенню шляху відповідає і збільшення часу. А за більший проміжок часу зробити роботу легше - це ясно кожному.

При конструюванні машин буває і навпаки, коли жертвувати доводиться силою, щоб виграти у дорозі, виграти у часі.

У процесі роботи над темою я на власний досвідпереконався, що важіль та його різновиди дійсно дають людині виграш у силі або у відстані, або застосовуються для зручності. Таким чином підтвердив свою гіпотезу, що не кожен силач обов'язково сильний. Тепер я стаю сильнішим не тільки завдяки щоденним фізичним тренуванням, але й застосовуючи нові знання. Назва моєї роботи в жодному разі не можна вимовляти із ствердною інтонацією. Навпаки, є розум – буде сила. Матеріали мого дослідження безсумнівно знадобляться на уроках навколишнього світу початковій школі, А можливо, і на уроках фізики в 7-му класі.

На закінчення хочеться згадати слова Їжачка з чудової казки Володимира Сутєєва «Паличка – виручалочка»: «Палицю завжди знайти можна, а от виручалочку, - а виручалочка-то вона де!».

Література

1. Балашов М.М. фізика. - М.: Просвітництво, 1994.

2. Кац Ц.Б. Біофізика під час уроків фізики. - М.: Просвітництво, 1988.

3. Перельман Я.І. Цікава фізика. Книга 1. - М: Наука, 1979.

4. Фізика. 7 клас/ Громов С.В., Батьківщина Н.А. - М.: Просвітництво, 2000.

5. Фізика.7 клас / Перишкін А.В., Батьківщина Н.А. - М.: Дроф, 2003.

6. Енциклопедія для дітей. Т. 14 - Техніка. - М.: Аваста +, 2000.

7. Я пізнаю світ. Дитяча енциклопедія – світ прекрасного. - М.: Астрель, 2004.

додаток

Фотозвіт

Лабораторна робота"З'ясування умов рівноваги важеля"

Мої експерименти http://vse-svoimiruchkami.ru/glavnaya/ )

Виготовлення поліспасту

Міський тур міжшкільної конференції

"Перші кроки в науку".

Назва роботи«Сила є! Розуму не треба?

Учень (прізвище, ім'я повністю)Абрамов Данило

МБОУ ЗОШ ________32__клас________________ 4 Б

Керівник роботиЗіберт Галина Іванівна

Тип роботи (проект / реферат / дослідження)дослідження

Критерії оцінювання роботи

1) Дотримання вимог оформлення работы.Усі вимоги дотримані .

2) Обсяг вивченого матеріалу:пошук інформації в літературі та Інтернеті, спостереження, опис та вимірювання, дослідно-експериментальна робота, моделювання.

3) Пізнавальна цінність, актуальність, практична та теоретична значимість вивченого матеріалу.У роботі вивчено походження та види важелів, проведено досліди з важелем, змодельовано пристрої, що працюють за принципом важеля.

4) Проблема, гіпотеза, ціль, завдання роботи.Гіпотеза: швидше за все, існують механізми, які допомагають людині стати сильнішими. Ціль: з'ясувати принцип роботи найпростіших механізмів. Завдання: провести експерименти з виявлення властивостей важеля і принципу його роботи.

5) Дослідницька майстерність (аргументи, висновки; грамотність, логічність викладу матеріалу, дотримання наукового стилю викладу)Робота складена грамотно, дотриманий науковий стильвикладу, зроблено висновки щодо кожного досвіду та по роботі в цілому.

Підпис рецензента (розшифровка підпису)

Уюкіна Людмила Григорівна

Історія

Людина стала використовувати важіль ще в доісторичні часи, інтуїтивно розуміючи його принцип. Такі інструменти, як мотика або весло, застосовувалися, щоб зменшити силу, яку потрібно було прикладати людині. У п'ятому тисячолітті до нашої ери в Месопотамії застосовувалися ваги, що використовували принцип важеля для досягнення рівноваги. Пізніше, у Греції, був винайдений безмін, що дозволив змінювати плече докладання сили, що зробило використання ваг зручнішим. Близько 1500 до н. е. в Єгипті та Індії з'являється шадуф, прабатько сучасних кранів, пристрій для піднімання судин із водою.

Невідомо, чи намагалися мислителі тих часів пояснити принцип важеля. Перше письмове пояснення дав у ІІІ столітті до н. е. Архімед, зв'язавши поняття сили, вантажу та плеча. Закон рівноваги, сформульований ним, використовується до цих пір і звучить як: «Зусилля, помножене на плече докладання сили, дорівнює навантаженню, помноженому на плече докладання навантаження, де плече докладання сили - це відстань від точки докладання сили до опори, а плече докладання навантаження - це відстань від точки застосування навантаження до опори». За легендою, усвідомивши значення свого відкриття, Архімед вигукнув: Дайте мені точку опори, і я переверну Землю!.

У світі принцип дії важеля використовується повсюдно. Практично будь-який механізм, що перетворює механічний рух, у тому чи іншому вигляді використовує важелі. Підйомні крани, двигуни, плоскогубці, ножиці, а також тисячі інших механізмів та інструментів використовують важелі у своїй конструкції.

Принцип дії

Принцип роботи важеля є прямим наслідком закону збереження енергії. Щоб перемістити важіль на відстань сила, що діє з боку вантажу, повинна зробити рівну роботу:

Якщо з іншого боку, сила, прикладена з іншого боку, повинна виконувати роботу

де - це переміщення кінця важеля, якого прикладена сила . Щоб виконувався закон збереження енергії для замкнутої системи, робота діючої та протидіючої сил мають бути рівними, тобто:

, .

За визначенням подібності трикутників , відношення переміщень двох кінців важеля дорівнюватиме відношенню його плечей:

, отже.

Враховуючи, що добуток сили та відстані є моментом сили, можна сформулювати принцип рівноваги для важеля. Важіль перебуває у рівновазі, якщо сума моментів сил (з урахуванням знака), прикладених щодо нього, дорівнює нулю.

Для важелів, як й інших механізмів, вводять характеристику, показує механічний ефект, який можна отримати рахунок важеля. Такою характеристикою є передатне відношення, воно показує, як співвідносяться навантаження та прикладена сила:

Складовий важіль

Складовий важіль є системою з двох і більш простих важелів, з'єднаних таким чином, що вихідне зусилля одного важеля є вхідним для наступного. Наприклад, для системи з двох послідовно зв'язаних важелів, якщо на вхідне плече першого важеля прикладена сила, на іншому кінці цього важеля вихідне зусилля виявиться, і пов'язані вони будуть за допомогою передавального відношення:

При цьому на вхідне плече другого важеля буде впливати таке ж зусилля, а вихідним зусиллям другого важеля і всієї системи буде, передатне відношення другого ступеня буде:

При цьому механічний ефект усієї системи, тобто всього складового важеля, буде обчислюватися як відношення вхідного та вихідного зусилля для всієї системи, тобто:

Таким чином, передатне відношення складового важеля, що складається з двох простих, буде дорівнює твору передавальних відносин простих важелів, що входять до нього.

Такий же підхід рішення можна застосовувати і для більш складної системи, що складається, у випадку з n важелів. В цьому випадку в системі буде присутній 2n плечей. Передатне відношення для такої системи обчислюватиметься за такою формулою:

Як видно з формули для цього випадку також вірно, що передатне відношення складового важеля дорівнює добутку передавальних відносин елементів, що входять до нього.

Типи важелів

Розрізняють важелі 1 роду, В яких точка опори розташовується між точками докладання сил, і важелі 2 роди, В яких точки докладання сил розташовуються по одну сторону від опори. Серед важелів 2 родивиділяють важелі 3 роди, З точкою докладання "вхідної" сили ближче до точки опори, ніж навантаження, що дає виграш у швидкості та шляху.

Приклади: важелі першогороду - дитячі гойдалки (перекладина), ножиці; важелі другогороду - тачка (точка опори - колесо), піднімання предмета ломом рухом нагору; важелі третьогороду - задні двері або капот легкових автомобілівна газових пружинах, підйом кузова самоскида (з гідроциліндром у центрі), рух м'язами рук та ніг людини та тварин.

Див. також

Важіль (техніка)

Примітки

Література

//. С-Пб, 1831

Wikimedia Foundation. 2010 .

Синоніми:

З давніх-давен людина застосовує різні допоміжні пристосування для полегшення своєї праці. Як часто, коли нам треба зрушити з місця дуже важкий предмет, ми беремо собі в помічники ціпок або жердину. Це приклад простого механізму – важеля.

Застосування простих механізмів

Видів простих механізмів дуже багато. Це і важіль, і блок, і клин, і багато інших. Простими механізмами у фізиці називають пристрої, що служать для перетворення сили. Похила площина, яка допомагає вкочувати або втягувати важкі предмети нагору - це також простий механізм. Застосування простих механізмів дуже поширенеяк у виробництві, так і у побуті. Найчастіше прості механізми застосовують для того, щоб отримати виграш у силі, тобто збільшити у кілька разів силу, що діє на тіло.

Важіль у фізиці – простий механізм

Один з найпростіших і найпоширеніших механізмів, який вивчають у фізиці ще в сьомому класі – важіль. Важелем у фізиці називають тверде тіло, здатне обертатися навколо нерухомої опори.

Розрізняють два види важелів.У важеля першого роду точка опори знаходиться між лініями дії сил. У важеля другого роду точка опори розташована з одного боку від них. Тобто, якщо ми намагаємось за допомогою брухту зрушити з місця важкий предмет, то важіль першого роду – це ситуація, коли ми підкладаємо брусок під лом, натискаючи на вільний кінець брухту вниз. Нерухливою опорою в нашому випадку буде брусок, а прикладені сили розташовуються по обидва боки від нього. А важіль другого роду – це коли ми, підсунувши край брухту під тяжкість, тягнемо брухт угору, намагаючись таким чином перевернути предмет. Тут точка опори знаходиться в місці упору брухту об землю, а прикладені сили розташовані по одну сторону від точки опори.

Закон рівноваги сил на важелі

Використовуючи важіль, ми можемо отримати виграш у силі та підняти непідйомний голими руками вантаж. Відстань від точки опори до точки застосування сили називають плечем сили. Причому, можна розрахувати рівновагу сил на важелі за такою формулою:

F1/F2 = l2 / l1,

де F1 і F2 - сили, що діють на важіль,
а l2 і l1 – плечі цих сил.

Це і є закон рівноваги важеля, Який говорить: важіль знаходиться в рівновазі тоді, коли сили, що діють на нього, назад пропорційні плечам цих сил. Цей закон було встановлено Архімедом ще третьому столітті до нашої ери. З нього випливає, що меншою силою можна врівноважити більшу. Для цього необхідно, щоб плече меншої сили було більше за плече більшої сили. А виграш у силі, який отримується за допомогою важеля, визначається ставленням плечей докладених сил.

Сила людини обмежена. Тому він часто застосовує пристрої (або пристосування), що дозволяють перетворити його силу на силу, істотно більшу. Прикладом такого пристосування є важіль.

Важільє твердим тілом, здатним обертатися навколо нерухомої опори. Як важіль можуть бути використані брухт, дошка тощо.

Розрізняють два види важелів. У важеля 1-го родунерухома точка опори O розташовується між лініями дії прикладених сил (мал. 47), а у важеля 2-го родувона розташовується з одного боку від них (рис. 48). Використання важеля дозволяє отримати виграш у силі. Так, наприклад, робочий, зображений на малюнку 47, прикладаючи до важеля силу 400 Н, зможе підняти вантаж вагою 800 Н. Розділивши 800 Н на 400 Н, ми отримаємо виграш у силі, що дорівнює 2.

Для розрахунку виграшу у силі, одержуваного з допомогою важеля, слід зазначити правило, відкрите Архімедом ще III в. до зв. е. Для встановлення цього правила зробимо досвід. Зміцнимо на штативі важіль і з обох боків від осі обертання прикріпимо до нього вантажі (рис. 49). Діючі на важіль сили F 1 і F 2 дорівнюватимуть ваги цих вантажів. З досвіду, зображеного малюнку 49, видно, що й плече однієї сили (т. е. відстань OA ) вдвічі перевищує плече інший сили (відстань OB ), то силою 2 Н можна врівноважити вдвічі більшу силу – 4 Н. Отже, для того, щоб урівноважити меншою силою велику силу, необхідно, щоб її плече перевищувало плече більшої сили. Виграш у силі, що отримується за допомогою важеля, визначається ставленням плечей докладених сил. У цьому полягає правило важеля.

Позначимо плечі сил через l1 і l2 (рис. 50). Тоді правило важеля можна подати у вигляді наступної формули:

Ця формула показує, що важіль знаходиться в рівновазі, якщо прикладені до нього сили обернено пропорційні їхнім плечам.

Важіль почав застосовуватися людьми в давнину. З його допомогою вдавалося піднімати важкі кам'яні плити під час будівництва пірамід у Стародавньому Єгипті (рис. 51). Без важеля це було б неможливо. Адже, наприклад, для зведення піраміди Хеопса, що має висоту 147 м, було використано понад два мільйони кам'яних брил, найменша з яких мала масу 2,5 т!

Нині важелі знаходять широке застосування як у виробництві (наприклад, підйомні крани), і у побуті (ножиці, кусачки, ваги тощо. буд.).

1. Що являє собою важіль? 2. У чому полягає правило важеля? Хто його відчинив? 3. Чим відрізняється важіль 1-го роду від важеля 2-го роду? 4. Наведіть приклади застосування важелів. 5. Розгляньте малюнки 52, а та 52, б. У якому разі вантаж нести легше? Чому?
Експериментальне завдання.Покладіть олівець під середину лінійки так, щоб лінійка знаходилася в рівновазі. Не змінюючи взаємного розташування лінійки і олівця, врівноважте на отриманому важелі одну монету з одного боку і стопку з трьох таких же монет з іншого боку. Виміряйте плечі прикладених (з боку монет) сил та перевірте правило важеля.