Рычаг и наклонная плоскость

Конспект по физике для 7 класса «Рычаг и наклонная плоскость». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое простые механизмы. Что такое рычаг. Что называют плечом силы. Что такое момент силы. В чём состоит правило равновесия рычага.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Рычаг и наклонная плоскость

С древних времён для облегчения своего труда человек использует различные механизмы (от греч. mechane — машина, орудие). Эти приспособления использовались людьми в строительстве, прокладке дорог, военном деле.

ПРОСТЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Приспособления, необходимые для того, чтобы получить выигрыш в силе, называют простыми механизмами. К ним относятся рычаг и наклонная плоскость. Также к простым механизмам относят такие разновидности рычага, как блок и ворот, и разновидности наклонной плоскости клин и винт.

РЫЧАГ

Даже очень тяжёлый предмет можно поднять при помощи достаточно длинной и прочной палки рычага. Рычаг представляет собой твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры, называемой осью вращения. Рычаги используют не только для поднятия тяжестей. Принцип действия рычага лежит в основе работы ножниц, щипцов для раскалывания орехов, пинцета и т. д.

Различают несколько видов рычагов в зависимости от взаимного расположения точки опоры и точки приложения силы. Например, для того чтобы приподнять тяжёлый предмет при помощи рычага одного вида, надо приложить силу, направленную вниз, а при помощи рычага другого вида вверх. В обоих случаях сила, с которой человек действует на рычаг, меньше веса тела, именно поэтому и говорят о выигрыше в силе.

ПЛЕЧО СИЛЫ

Рассмотрим простой пример действия силы. Легко открыть дверь, приложив небольшую силу к дверной ручке. Но потребуется значительная сила, если мы захотим открыть дверь, приложив эту силу вблизи от оси вращения двери. Значит, результат действия силы на тело, имеющего неподвижную ось вращения, зависит не только от модуля силы и её направления, но и от того, на каком расстоянии от оси вращения эта сила приложена. Это расстояние называют плечом силы.

Для рычага плечом силы является кратчайшее расстояние между точкой опоры и прямой, вдоль которой действует на рычаг сила. Чтобы найти плечо силы, надо из точки опоры опустить перпендикуляр на А линию действия силы. Например, для рычага, изображённого на рисунке, плечо силы F1 — это отрезок ОА длиной l1, а плечо силы F2 — отрезок OB длиной l2.

Силы, действующие на рычаг, могут повернуть его вокруг оси в двух направлениях: по ходу или против хода часовой стрелки.

РАВНОВЕСИЕ РЫЧАГА

Если движение, вызываемое простым механизмом, происходит медленно и если силы трения малы, то можно считать, что роль этих приспособлений сводится к тому, чтобы уравновесить большие силы, препятствующие движению, меньшими силами. Это можно установить на опыте. Нам понадобится рычаг с отверстиями, проделанными на равных расстояниях друг от друга, и набор одинаковых гирек. Подвесим слева на определённом расстоянии l1 от точки опоры рычага шесть гирек. Если вес каждой из гирек равен 1 H, то слева на рычаг действует сила F1, равная 6 H. Можно привести рычаг в равновесие различными способами. В частности, силу, равную 6 Н, мы можем уравновесить силой F2, равной 3 H. При этом плечо l2 этой силы окажется в 2 раза больше.

Проведённый опыт позволяет установить правило равновесия рычага — рычаг находится в равновесии тогда, когда равны произведения F1l1 = F2l2.

МОМЕНТ СИЛЫ И ПРАВИЛО МОМЕНТОВ

Произведение модуля силы, действующей на тело, на её плечо называют моментом силы: М = Fl. За единицу момента силы принимают момент силы в 1 Н, плечо которой равно 1 м. Эту единицу называют ньютон-метром: 1 Нм.

Рычаг находится в равновесии, если силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил: F1/F2 = l1/l2 или момент силы, вращающий его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающей его против часовой стрелки. Это правило называют правилом моментов.

НАКЛОННАЯ ПЛОСКОСТЬ

Наклонная плоскость — это плоская поверхность, установленная под углом, отличным от прямого, к горизонтальной поверхности. Наклонная плоскость позволяет перемещать тяжёлые грузы на некоторую высоту без их поднятия. Это связано с тем, что при подъёме тела по наклонной плоскости требуется меньшая сила, чем сила, необходимая для подъёма этого тела строго по вертикали.

Выигрыш в силе, обеспечиваемый наклонной плоскостью, равен отношению длины наклонной плоскости, к высоте, на которую поднимается груз.

Симон Стевин усыновил закон равновесия сил на наклонной плоскости, рассуждая следующим образом. Цепочка из одинаковых шаров находится в равновесии на наклонной плоскости (три шара уравновешивают пять шаров), хотя вес частей цепи различен. Причём вес левой части цепи во столько раз меньше веса правой части, во сколько раз наклонная сторона треугольника длиннее вертикальной стороны, т. е. чтобы удержать тело на наклонной плоскости, надо действовать в направлении этой плоскости с силой, которая во столько раз меньше веса тела, во сколько раз длина наклонной плоскости больше ее высоты.

 

Рычаги в природе

 


Вы смотрели Конспект по физике для 7 класса «Рычаг и наклонная плоскость»: простые механизмы, рычаг, плечо силы, момент силы, равновесия рычага.
Вернуться к Списку конспектов по физике (В оглавление).

Пройти онлайн-тест «»

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *