Рычаг – плечо, виды, формула и примеры кратко (7 класс)
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 79.
Обновлено 14 Июля, 2021
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 79.
Обновлено 14 Июля, 2021
Человек всегда стремился увеличить силу своих мускулов и производить работу, требующую значительных усилий. В результате были сделаны важные изобретения, на основе которых позже придумали сложные механизмы и машины. Главным действующим элементом таких механизмов является рычаг. Рассмотрим принципы, на которых он функционирует.
Рычаг и его структура
Практически любому человеку приходилось приподнимать тяжелые грузы с помощью длинной палки, короткий конец которой подкладывался под груз. Это очень древнее приспособление, которое называется рычаг.
Рычаг — это твердое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной опоры.
Рис. 1. Рычаг в физике.Рычаг может иметь различные виды, но в любом случае он представляет собой твердое тело, имеющее опору, вокруг которой он поворачивается, и на некотором расстоянии от опоры к рычагу прикладываются силы (в простейшем случае — две).
Часть рычага, лежащая между точкой опоры и точкой приложения силы, называется плечом рычага. Силу можно приложить к плечу рычага под разными углами: чтобы учесть это обстоятельство, необходимо определить плечо силы. Из курса физики 7 класса известно, что для нахождения плеча силы необходимо опустить перпендикуляр из точки опоры до линии приложения силы. Длина получившегося перпендикуляра — это и есть плечо силы.
Рис. 2. Плечо силы.Для приведенного примера, когда палка подкладывается под тяжелый предмет — она является твердым телом, рычагом, а опорой является конец палки, опирающийся в грунт или поверхность пола. К палке приложены две силы — сила тяжести груза и мускульная сила рук. Соответственно, в рычаге два плеча — одно короткое, от точки опоры до точки, упирающейся в груз, и второе — длинное, от точки опоры до точки приложения силы рук. Поскольку силы приложены перпендикулярно палке, плечи обоих сил равны длинам плеч рычага.
Действие рычага
Действие рычага заключается в том, что рычаг поворачивается относительно опоры под действием одной силы и за счет своей твердости создает усилие в другой точке. {23}$ раз длиннее. Всей жизни Архимеду бы не хватило, чтобы с помощью такого длинного плеча сдвинуть Землю даже на толщину волоса.
Что мы узнали?
Рычаг — это простейший механизм, который представляет собой твердое тело, способное поворачиваться вокруг неподвижной опоры. К рычагу на разном расстоянии от опоры приложены силы. Величина сил, действующих на рычаг, обратно пропорциональна длине плеч этих сил.
Тест по теме
Доска почёта
Чтобы попасть сюда — пройдите тест.
Пока никого нет. Будьте первым!
Оценка доклада
4.6
Средняя оценка: 4.6
Всего получено оценок: 79.
А какая ваша оценка?
Простые механизмы. Рычаг. Наклонная плоскость. Блоки
- Рычаг.
- Неподвижный блок.
- Подвижный блок.
- Наклонная плоскость.
- Золотое правило механики.
- КПД механизма.
Автор — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев
Темы кодификатора ЕГЭ: простые механизмы, КПД механизма.
Механизм — это приспособление для преобразования силы (её увеличения или уменьшения).
Простые механизмы
Рычаг.
Рычаг — это твёрдое тело, которое может вращаться вокруг неподвижной оси. На рис. 1) изображён рычаг с осью вращения . К концам рычага (точкам и ) приложены силы и . Плечи этих сил равны соответственно и .
Условие равновесия рычага даётся правилом моментов: , откуда
.
Рис. 1. Рычаг |
Из этого соотношения следует, что рычаг даёт выигрыш в силе или в расстоянии (смотря по тому, с какой целью он используется) во столько раз, во сколько большее плечо длиннее меньшего.
Например, чтобы усилием 100 Н поднять груз весом 700 Н, нужно взять рычаг с отношением плеч 7 : 1 и положить груз на короткое плечо. Мы выиграем в силе в 7 раз, но во столько же раз проиграем в расстоянии: конец длинного плеча опишет в 7 раз большую дугу, чем конец короткого плеча (то есть груз).
Примерами рычага, дающего выигрыш в силе, являются лопата, ножницы, плоскогубцы. Весло гребца — это рычаг, дающий выигрыш в расстоянии. А обычные рычажные весы являются равноплечим рычагом, не дающим выигрыша ни в расстоянии, ни в силе (в противном случае их можно использовать для обвешивания покупателей).
к оглавлению ▴
Неподвижный блок.
Важной разновидностью рычага является блок — укреплённое в обойме колесо с жёлобом, по которому пропущена верёвка. В большинстве задач верёвка считается невесомой нерастяжимой нитью.
На рис. 2 изображён неподвижный блок, т. е. блок с неподвижной осью вращения (проходящей перпендикулярно плоскости рисунка через точку ).
На правом конце нити в точке закреплён груз весом . Напомним, что вес тела — это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес.
К левому концу нити в точке приложена сила .
Плечо силы равно , где — радиус блока. Плечо веса равно . Значит, неподвижный блок является равноплечим рычагом и потому не даёт выигрыша ни в силе, ни в расстоянии: во-первых, имеем равенство , а во-вторых, в процессе движении груза и нити перемещение точки равно перемещению груза.
Зачем же тогда вообще нужен неподвижный блок? Он полезен тем, что позволяет изменить направление усилия. Обычно неподвижный блок используется как часть более сложных механизмов.
к оглавлению ▴
Подвижный блок.
На рис. 3 изображён подвижный блок, ось которого перемещается вместе с грузом. Мы тянем за нить с силой , которая приложена в точке и направлена вверх. Блок вращается и при этом также движется вверх, поднимая груз, подвешенный на нити .
В данный момент времени неподвижной точкой является точка , и именно вокруг неё поворачивается блок (он бы «перекатывается» через точку ).
Вес груза приложен в точке крепления груза к нити. Плечо силы равно .
А вот плечо силы , с которой мы тянем за нить, оказывается в два раза больше: оно равно . Соответственно, условием равновесия груза является равенство (что мы и видим на рис. 3: вектор в два раза короче вектора ).
Следовательно, подвижный блок даёт выигрыш в силе в два раза. При этом, однако, мы в те же два раза проигрываем в расстоянии: чтобы поднять груз на один метр, точку придётся переместить на два метра (то есть вытянуть два метра нити).
У блока на рис. 3 есть один недостаток: тянуть нить вверх (за точку ) — не самая лучшая идея. Согласитесь, что гораздо удобнее тянуть за нить вниз! Вот тут-то нас и выручает неподвижный блок.
На рис. 4 изображён подъёмный механизм, который представляет собой комбинацию подвижного блока с неподвижным. К подвижному блоку подвешен груз, а трос дополнительно перекинут через неподвижный блок, что даёт возможность тянуть за трос вниз для подъёма груза вверх. Внешнее усилие на тросе снова обозначено вектором .
Принципиально данное устройство ничем не отличается от подвижного блока: с его помощью мы также получаем двукратный выигрыш в силе.
к оглавлению ▴
Наклонная плоскость.
Как мы знаем, тяжёлую бочку проще вкатить по наклонным мосткам, чем поднимать вертикально. Мостки, таким образом, являются механизмом, который даёт выигрыш в силе.
В механике подобный механизм называется наклонной плоскостью. Наклонная плоскость — это ровная плоская поверхность, расположенная под некоторым углом к горизонту. В таком случае коротко говорят: «наклонная плоскость с углом «.
Найдём силу, которую надо приложить к грузу массы , чтобы равномерно поднять его по гладкой наклонной плоскости с углом . Эта сила , разумеется, направлена вдоль наклонной плоскости (рис. 5).
Выберем ось так, как показано на рисунке. Поскольку груз движется без ускорения, действующие на него силы уравновешены:
.
Проектируем на ось :
,
откуда
.
Именно такую силу нужно приложить, что двигать груз вверх по наклонной плоскости.
Чтобы равномерно поднимать тот же груз по вертикали, к нему нужно приложить силу, равную . Видно, что , поскольку . Наклонная плоскость действительно даёт выигрыш в силе, и тем больший, чем меньше угол .
Широко применяемыми разновидностями наклонной плоскости являются клин и винт.
к оглавлению ▴
Золотое правило механики.
Простой механизм может дать выигрыш в силе или в расстоянии, но не может дать выигрыша в работе.
Например, рычаг с отношением плеч 2 : 1 даёт выигрыш в силе в два раза. Чтобы на меньшем плече поднять груз весом , нужно к большему плечу приложить силу . Но для поднятия груза на высоту большее плечо придётся опустить на , и совершённая работа будет равна:
т. е. той же величине, что и без использования рычага.
В случае наклонной плоскости мы выигрываем в силе, так как прикладываем к грузу силу , меньшую силы тяжести. Однако, чтобы поднять груз на высоту над начальным положением, нам нужно пройти путь вдоль наклонной плоскости. При этом мы совершаем работу
т. е. ту же самую, что и при вертикальном поднятии груза.
Данные факты служат проявлениями так называемого золотого правила механики.
Золотое правило механики. Ни один из простых механизмов не даёт выигрыша в работе. Во сколько раз выигрываем в силе, во столько же раз проигрываем в расстоянии, и наоборот.
Золотое правило механики есть не что иное, как простой вариант закона сохранения энергии.
к оглавлению ▴
КПД механизма.
На практике приходится различать полезную работу A полезн, которую нужно совершить при помощи механизма в идеальных условиях отсутствия каких-либо потерь, и полную работу Aполн,
которая совершается для тех же целей в реальной ситуации.
Полная работа равна сумме:
-полезной работы;
-работы, совершённой против сил трения в различных частях механизма;
-работы, совершённой по перемещению составных элементов механизма.
Так, при подъёме груза рычагом приходится вдобавок совершать работу по преодолению силы трения в оси рычага и по перемещению самого рычага, имеющего некоторый вес.
Полная работа всегда больше полезной. Отношение полезной работы к полной называется коэффициентом полезного действия (КПД) механизма:
=Aполезн/Аполн.
КПД принято выражать в процентах. КПД реальных механизмов всегда меньше 100%.
Вычислим КПД наклонной плоскости с углом при наличии трения. Коэффициент трения между поверхностью наклонной плоскости и грузом равен .
Пусть груз массы равномерно поднимается вдоль наклонной плоскости под действием силы из точки в точку на высоту (рис. 6). В направлении, противоположном перемещению, на груз действует сила трения скольжения .
Ускорения нет, поэтому силы, действующие на груз, уравновешены:
.
Проектируем на ось X:
. (1)
Проектируем на ось Y:
. (2)
Кроме того,
, (3)
Из (2) имеем:
.
Тогда из (3):
.
Подставляя это в (1), получаем:
.
Полная работа равна произведению силы F на путь, пройденный телом вдоль поверхности наклонной плоскости:
Aполн=.
Полезная работа, очевидно, равна:
Аполезн=.
Для искомого КПД получаем:
Если вам нравятся наши материалы — записывайтесь на курсы подготовки к ЕГЭ по физике онлайн
Спасибо за то, что пользуйтесь нашими публикациями. Информация на странице «Простые механизмы.» подготовлена нашими редакторами специально, чтобы помочь вам в освоении предмета и подготовке к экзаменам. Чтобы успешно сдать нужные и поступить в высшее учебное заведение или колледж нужно использовать все инструменты: учеба, контрольные, олимпиады, онлайн-лекции, видеоуроки, сборники заданий. Также вы можете воспользоваться другими материалами из разделов нашего сайта.
Публикация обновлена: 08.03.2023
Сумка-тоут Modern Physics | Двусторонняя сумка — когнитивный избыток
Перейти к содержимомуЭтот сайт имеет ограниченную поддержку для вашего браузера. Мы рекомендуем переключиться на Edge, Chrome, Safari или Firefox.
{{@if(it.product.customBadgeText)}}
{{ it.product.customBadgeText | сейф }}
{{/если}} {{@if(it. product.soldBadgeText)}}
{{ it.product.soldBadgeText | сейф }}
{{/если}} {{@if(it.product.preorderBadgeText)}}
{{ it.product.preorderBadgeText | сейф }}
{{/если}} {{@if(it.product.saleBadgeText)}}
{{ it.product.saleBadgeText | сейф }}
{{/если}} {{@if(it.product.savingBadgeText)}}
{{ it.product.savingBadgeText | сейф }}
{{/если}}
{{ it.product.title }}
Возврат и обмен
в течение 30 дней с момента покупки
Бесплатная доставка
При заказе в США на сумму более 75 долларов США
Устойчивое мышление
Инклюзивное рабочее место и экологически чистые продукты
Сумки с двусторонним плечом
Готовы к следующему приключению.
Холщовая сумка через плечо Retro Mammals Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо Retro Mammals $ 24,95
Сумка на плечо из парусины Retro Marine Life Когнитивный избыток
Сумка на плечо из парусины Retro Marine Life $ 24,95
Холщовая сумка через плечо Bee Hive Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо Bee Hive $ 24,95
Холщовая сумка через плечо с изображением деревьев и веток Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо Trees & Branches $ 24,95
Lab Notes Холщовая сумка через плечо Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо Lab Notes $ 24,95
Клеточная биология: холщовая сумка через плечо Cognitive Surplus
Клеточная биология: холщовая сумка через плечо Meiosis $ 24,95
В лабораторной холщовой сумке через плечо Когнитивный избыток
Холщовая сумка через плечо In the Laboratory $ 24,95
Сумка на плечо Modern Physics Cognitive Surplus
Сумка на плечо Modern Physics $ 24,95
Холщовая сумка через плечо Moth Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо Moth $ 24,95
Холщовая сумка через плечо Retro Botany, когнитивный избыток
Сумка-тоут Retro Botany Canvas на плече $ 24,95
Холщовая сумка через плечо Retro Insects Cognitive Surplus
Сумка на плечо Retro Insects Canvas $ 24,95
Холщовая сумка через плечо Retro Dinosaurs Cognitive Surplus
Сумка-тоут Retro Dinosaurs Canvas на плече $ 24,95
Сумка Retro Space Shoulder Cognitive Surplus
Сумка на плечо Retro Space $ 24,95
Холщовая сумка через плечо Heartbeat Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо Heartbeat $ 24,95
Сумка Core Sample Canvas на плече Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо Core Sample $ 24,95
Холщовая сумка через плечо Beneath the Waves Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо Beneath the Waves $ 24,95
Сумка Octopus + Squid Shoulder Когнитивный избыток
Сумка с изображением осьминога и плеча кальмара $ 24,95
Наука — это волшебный когнитивный избыток сумки на плече
Наука — это волшебство Сумка через плечо $ 24,95
Холщовая наплечная сумка с оптикой и прицелом Cognitive Surplus
Сумка на плечо из парусины с оптикой и прицелом $ 24,95
Холщовая сумка через плечо Skeleton Cognitive Surplus
Сумка через плечо Skeleton Canvas $ 24,95
Холщовая сумка через плечо Mushrooms Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо Mushrooms $ 24,95
Холщовая сумка через плечо Jellyfish Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо с изображением медузы $ 24,95
Холщовая сумка через плечо Poisonous Plants Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо с ядовитыми растениями $ 24,95
Сумка Blueprint Shoulder Tote Cognitive Surplus
Сумка через плечо Blueprint $ 24,95
Наплечная сумка Flight Science Cognitive Surplus
Наплечная сумка Flight Science $ 24,95
Сумка на плечо для медсестер Cognitive Surplus
Сумка через плечо для кормящих мам $ 24,95
Ветеринарная сумка через плечо Cognitive Surplus
Ветеринарная сумка через плечо $ 24,95
Аптечная сумка через плечо Когнитивный избыток
Продано
9Сумка-тоут 0002 Pharmacy через плечо $ 24,95Сумка на плечо Bicycle Science Cognitive Surplus
Сумка на плечо Bicycle Science $ 24,95
Великие женщины науки получают когнитивный избыток
Сумка великих женщин науки $ 24,95
Великие бороды науки получают когнитивный избыток
Тотализатор «Великие бороды науки» $ 24,95
Сумка-тоут Forest Canvas на плече Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо Forest $ 24,95
Холщовая сумка через плечо Rocketry Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо Rocketry $ 24,95
Уравнения, изменившие когнитивный излишек мировой сумки на плече
Уравнения, которые изменили мир Сумка через плечо $ 24,95
Холщовая сумка через плечо Marine Life Cognitive Surplus
Сумка на плечо из парусины Marine Life $ 24,95
Холщовая сумка через плечо с анатомическим сердцем Cognitive Surplus
Анатомическая сумка через плечо из парусины с сердцем $ 24,95
Холщовая сумка через плечо с изображением эволюционной биологии, когнитивный избыток
Холщовая сумка через плечо Evolutionary Biology $ 24,95
Холщовая сумка через плечо DNA & Genetics Cognitive Surplus
Сумка через плечо из парусины DNA & Genetics $ 24,95
Холщовая сумка через плечо Chemistry Lab Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо Chemistry Lab $ 24,95
Холщовая сумка через плечо с анатомией мозга Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо Brain Anatomy $ 24,95
Холщовая сумка через плечо с ботаническими растениями Когнитивный избыток
Холщовая сумка через плечо Botanical Plants $ 24,95
Холщовая сумка через плечо Honey Bee Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо Honey Bee $ 24,95
Холщовая сумка через плечо Astronomy Cognitive Surplus
Холщовая сумка через плечо Astronomy $ 24,95
Посмотреть коллекцию
Доставка доступна в большинство стран. Просто выберите свою страну при оформлении заказа.
Часто задаваемые вопросы о доставкеЕсли вы отправляете товар в Европу, посетите наш веб-сайт для ЕС, чтобы узнать о более низких тарифах на доставку и сокращении сроков доставки.
Мы стараемся обрабатывать и упаковывать заказы в течение 1-2 рабочих дней. Вы узнаете, что ваш заказ отправлен, когда получите информацию об отслеживании
. Обычно заказы доставляются в течение 1-8 дней (в зависимости от того, где вы живете). Варианты ускоренной доставки доступны при оформлении заказа.Для получения дополнительной информации нажмите здесь.
Когда ваш заказ прибудет, откройте его и посмотрите. Если что-то не соответствует ожиданиям, было повреждено при транспортировке или не подходит должным образом, сообщите нам об этом, и мы все исправим.
Нет проблем! Мы предлагаем полный и частичный возврат и обмен. Подробнее здесь.
Рецензии коллег
Подпишитесь на секретные распродажи, новые товары и анонсы пополнения запасов.
Электронная почта недействительна или уже занята.
Бизнес, принадлежащий женщинам из числа меньшинств
Малый бизнес
Устойчивые методы
Вдохновленный наукой
Инклюзивное рабочее место
Большая сумка Modern Physics | Двусторонняя сумка — Cognitive Surplus EU
перейти к содержанию{{@if(it. product.soldBadgeText)}}
{{ it.product.soldBadgeText | сейф }}
{{/если}} {{@if(it.product.saleBadgeText)}}
{{ it.product.saleBadgeText | сейф }}
{{/если}} {{@if(it.product.savingBadgeText)}}
{{ it.product.savingBadgeText | сейф }}
{{/если}}
{{ it.product.title }}
Бесплатная доставка
При заказе из ЕС на сумму более 75 евро
Возврат и обмен
в течение 30 дней с момента покупки
Устойчивое мышление
Экологически чистые продукты и рабочее место
Большие сумки
Готовы к следующему приключению.
Холщовая сумка через плечо Retro Mammals
Холщовая сумка через плечо Retro Mammals 164,00 злотых
злотыхХолщовая сумка через плечо Retro Marine Life
Сумка на плечо из парусины Retro Marine Life 164,00 злотых
злотыхХолстовая сумка через плечо Bee Hive
Холщовая сумка через плечо Bee Hive 164,00 злотых 9 злотых0003
Холщовая сумка через плечо Trees & Branches
Холщовая сумка через плечо Trees & Branches 164,00 злотых
злотыхХолщовая сумка через плечо Lab Notes
Lab Notes Холщовая сумка через плечо 164,00 злотых
злотыхCell Biology: Холщовая сумка через плечо Meiosis
Клеточная биология: холщовая сумка через плечо Meiosis 164,00 злотых
злотыхХолщовая сумка через плечо In the Laboratory
Холщовая сумка через плечо In the Laboratory 164,00 злотых
злотыхСумка через плечо Modern Physics
Сумка на плечо Modern Physics 164,00 злотых
злотыхХолщовая сумка через плечо Moth
Холщовая сумка через плечо Moth 164,00 злотых
злотыхХолщовая сумка через плечо Retro Botany
Холщовая сумка через плечо Retro Botany 164,00 злотых
злотыхХолщовая сумка через плечо Retro Insects
Сумка на плечо Retro Insects Canvas 164,00 злотых
злотыхХолщовая сумка через плечо Retro Dinosaurs
Сумка-тоут Retro Dinosaurs Canvas на плече 164,00 злотых
злотыхСумка-тоут Retro Space на плече
Сумка на плечо Retro Space 164,00 злотых
злотыхХолщовая большая сумка через плечо Heartbeat
Большая сумка через плечо из парусины Heartbeat 164,00 злотых
злотыхХолщовая большая сумка через плечо Core Sample
Холстовая сумка через плечо Core Sample 164,00 злотых
злотыхХолщовая большая сумка через плечо Beneath the Waves
Холщовая большая сумка через плечо «Под волнами» 164,00 злотых
злотыхСумка через плечо Octopus + Squid
Сумка через плечо Octopus + Squid 164,00 злотых
злотыхСумка через плечо Science is Magic
Большая сумка через плечо Science is Magic 164,00 злотых
злотыхХолстовая сумка через плечо Skeleton
Большая парусиновая сумка через плечо Skeleton 164,00 злотых
злотыхХолщовая большая сумка через плечо Mushrooms
Сумка через плечо из парусины Mushrooms 164,00 злотых
злотыхХолщовая большая сумка через плечо Jellyfish
Холщовая большая сумка через плечо «Медуза» 164,00 злотых
злотыхХолщовая большая сумка через плечо Poisonous Plants
Холщовая большая сумка через плечо с ядовитыми растениями 164,00 злотых
злотыхСумка через плечо для кормящих мам
Сумка через плечо для кормящих мам 164,00 злотых
злотыхСумка через плечо Veterinary Science
Сумка через плечо Veterinary Science 164,00 злотых
Посмотреть коллекцию
Мы отправляем товары из Нидерландов почти во все страны Европы. Вы сможете выбрать свою страну и добавить свой адрес при оформлении заказа. Если вы сможете найти свою страну, мы можем отправить вам!
К сожалению, на данный момент из-за сложившейся политической ситуации наши перевозчики приостановили доставку в Украину и Беларусь, поэтому доставка в эти населенные пункты невозможна.
Чтобы узнать о пунктах назначения за пределами Европы, посетите наш веб-сайт в США.
В пределах ЕС: заказы на сумму более 75 евро доставляются бесплатно! Заказы меньшего размера доставляются по фиксированной ставке 5,95 евро. Заказы меньшего размера отправляются по фиксированной ставке 9,95 евро.
Если вы живете в Великобритании, странах ЕАСТ или где-либо за пределами ЕС, при доставке могут взиматься налоги и импортные пошлины.
Доставка на почтовые индексы, которые UPS считает «удаленными», оплачивается в размере 30 евро за зону расширенного обслуживания UPS в дополнение к стандартным тарифам на доставку.
Мы делаем все возможное, чтобы упаковать заказы в течение 1-2 рабочих дней. Заказы отправляются через GLS или UPS в зависимости от веса и пункта назначения. Большинство заказов доставляются в течение 1-8 рабочих дней.
Когда ваш заказ прибудет, откройте его и посмотрите. Если что-то не соответствует ожиданиям, было повреждено при транспортировке или не подходит должным образом, сообщите нам об этом, и мы все исправим.
Нет проблем! Мы предлагаем полный и частичный возврат и обмен.