مکانیسم های ساده مسدود کردن. هواپیمای شیبدار. "قاعده طلایی مکانیک" تکلیف آزمایشی برای گروهی از دانش آموزان
آیتم:فیزیک
کلاس: 7
موضوع درس:هواپیمای شیبدار. " قانون طلاییمکانیک".
معلم فیزیک
نوع درس:ترکیب شده است.
هدف درس:دانش خود را در مورد "مکانیسم های ساده" به روز کنید
و موقعیت کلی برای همه انواع ساده را یاد بگیرید
مکانیزم ها که به آن "قاعده طلایی" مکانیک می گویند.
اهداف درس:
آموزشی:
- تعمیق دانش در مورد وضعیت تعادل یک جسم در حال چرخش، در مورد بلوک های متحرک و ثابت.
ثابت کن که مکانیسم های ساده، که در کار استفاده می شوند، افزایش قدرت را فراهم می کنند و از طرف دیگر به شما امکان می دهند جهت حرکت بدن را تحت تأثیر نیرو تغییر دهید.
مهارت های عملی را در انتخاب مطالب مستدل ایجاد کنید.
آموزشی:
پرورش فرهنگ فکری در هدایت دانش آموزان به درک قوانین اساسی مکانیسم های ساده.
معرفی کارکردهای استفاده از اهرم در زندگی روزمره، در فناوری، در کارگاه مدرسه، در طبیعت.
توسعه تفکر:
توسعه توانایی تعمیم داده های شناخته شده بر اساس برجسته کردن چیز اصلی.
عناصر جستجوی خلاقانه را بر اساس تکنیک تعمیم تشکیل دهید.
تجهیزات:ابزار (اهرم ها، مجموعه وزنه ها، خط کش، بلوک ها، صفحه شیب دار، دینامومتر)، جدول "اهرم ها در حیات وحش"، کامپیوتر، جزوه ها (تست ها، کارت های کار)، کتاب درسی، تخته سیاه، گچ.
پیشرفت درس.
عناصر ساختاری یک درس فعالیت های معلم و دانش آموزان
بیان هدف درسمعلم به کلاس می گوید:
پوشش تمام جهان از زمین تا آسمان،
با هشدار بیش از یک نسل،
پیشرفت علمی در سراسر سیاره در حال گسترش است.
طبیعت رازهای کمتر و کمتری دارد.
نحوه استفاده از دانش دغدغه مردم است.
بچه ها امروز بیایید ملاقات کنیم موقعیت عمومیمکانیسم های ساده ای به نام "قانون طلایی" مکانیک.
سوال برای دانشجویان (گروه زبان شناسان)
به نظر شما چرا قانون نامیده می شود "طلایی"؟
پاسخ:"قانون طلایی " - یکی از قدیمی ترین احکام اخلاقی موجود در ضرب المثل های عامیانهحکیمان باستانی شرقی می‌گویند: «آنچه را که نمی‌خواهی با تو انجام دهند، با دیگران مکن».
پاسخ گروهی از کارشناسان:"طلایی" اساس همه پایه ها است.
شناسایی دانش. اجرای آزمون کار و قدرت
(در رایانه، آزمایش پیوست شده است)
وظایف و سوالات آموزشی.
1-اهرم چیست؟
2. شانه قوت چیست؟
3. قانون تعادل اهرمی.
4. فرمول قانون تعادل اهرمی.
5. خطای تصویر را پیدا کنید.
6. با استفاده از قانون تعادل اهرمی، F2 را پیدا کنید
d1=2cm d2=3cm
7. آیا اهرم در حالت تعادل خواهد بود؟
d1=4cm d2=3cm
گروهی از زبان شناسان اجرا می کنند № 1, 3, 5.
گروهی از کارگران دقیق اجرا می کنند № 2, 4, 6, 7.
تکلیف تجربی برای گروه دانش آموزی
1. اهرم را متعادل کنید
2. دو وزنه در سمت چپ اهرم به فاصله 12 سانتی متر از محور چرخش آویزان کنید.
3. این دو وزن را متعادل کنید:
الف) یک بار _ _ _ شانه_ _ _ سانتی متر.
ب) دو وزنه_ _ _ شانه_ _ _ سانتی متر.
ج) سه وزنه _ _ _ شانه _ _ _ سانتی متر.
یک مشاور با دانش آموزان کار می کند
در دنیای چیزهای جالب.
«اهرم در طبیعت"
(برنده جایزه المپیاد زیست شناسی مارینا میناکوا صحبت می کند)
کار کنیدنمایش آزمایشات (مشاور)
مطالعاتشماره 1 اعمال قانون تعادل یک اهرم در یک بلوک.
مواد.الف) نه بلوک متحرک.
قبلا به روز شده است دانش آموزان باید توضیح دهند که یک بلوک ثابت می تواند باشدیاد گرفت در نظر بگیرید مثل اهرمی با دست مساوی و برنده شدن
دانش در مورد ساده قدرت نمی دهد
مکانیسم ها شماره 2 تعادل نیروها روی یک بلوک متحرک.
دانش آموزان بر اساس آزمایشات به این نتیجه می رسند که موبایل
بلوک افزایش دو برابری در استحکام و کاهش یکسانی در آن ایجاد می کند
راه ها
در حال مطالعه
مواد جدید.بیش از 2000 سال از مرگ ارشمیدس می گذرد، اما همچنین
امروز خاطره مردم سخنان او را حفظ کرده است: «یک امتیاز از من حمایت کنید و
من تمام دنیا را برای تو بلند خواهم کرد.» یونانی باستانی برجسته چنین گفت
دانشمند - ریاضیدان، فیزیکدان، مخترع، که یک نظریه ایجاد کرده است
اهرم و درک قابلیت های آن.
در مقابل چشم فرمانروای سیراکوز، ارشمیدس، سو استفاده می کند
مجتمع
با استفاده از وسیله ای ساخته شده از اهرم، کشتی را به تنهایی پایین آورد. شعار
به هرکسی که چیز جدیدی می‌یابد، «یورکا» معروف سرو می‌شود.
یکی از مکانیسم های ساده ای که باعث افزایش قدرت می شود این است
هواپیمای شیبدار اجازه دهید کار انجام شده را با استفاده از آن مشخص کنیم
هواپیمای شیبدار
نمایش تجربه:
کار نیروها در یک هواپیمای شیبدار.
ارتفاع و طول صفحه شیبدار را اندازه گیری می کنیم و
ما نسبت آنها را با افزایش قدرت مقایسه می کنیم
افهواپیما
الف) آزمایش را با تغییر زاویه تخته تکرار کنید.
نتیجه گیری از تجربه:هواپیمای شیبدار می دهد
ساعتافزایش قدرت به اندازه طول آن است
ارتفاع بیشتر =
2. قانون طلایی مکانیک نیز صادق است
اهرم
هنگام چرخاندن اهرم چند بار
ما با قدرت برنده می شویم، به همان میزان باختیم
در حرکت
بهبود تکالیف کیفیت.
و کاربردشماره 1. چرا رانندگان از توقف قطار در آن اجتناب می کنند
دانش.افزایش می یابد؟ (پاسخ گروهی از زبان شناسان).
ب
شماره 2 بلوک در موقعیت B در امتداد شیب دار می لغزد
هواپیما، غلبه بر اصطکاک وجود خواهد داشت
بلوک را در موقعیت A بلغزانید؟ (پاسخ داده شده است
دقیق).
جواب: خواهد شد، زیرا ارزشF اصطکاک بلوک در هواپیما نیست
به مساحت سطوح در تماس بستگی دارد.
وظایف محاسباتی
شماره 1. نیرویی را که به موازات طول صفحه شیبدار، ارتفاع آن 1 متر، طول آن 8 متر است، به منظور تحمل باری به وزن 1.6 * 10³ نیوتن بر روی صفحه شیبدار پیدا کنید.
داده شده: راه حل:
h = 1m F= F= 
پاسخ: 2000 نیوتن
شماره 2. برای نگه داشتن یک سورتمه با وزن 480 نیوتن بر روی یک کوه یخی، به نیرویی معادل 120 نیوتن نیاز است. شیب سرسره در تمام طول آن ثابت است. طول کوه اگر 4 متر باشد چقدر است؟
داده شده: راه حل:
h = 4m l = 
جواب: 16 متر
شماره 3. خودرویی با وزن 3*104 نیوتن به طور یکنواخت بر روی ارتفاعی به طول 300 متر و ارتفاع 30 متر حرکت می کند. اگر نیروی اصطکاک چرخ ها روی زمین 750 نیوتن باشد، نیروی کشش خودرو را تعیین کنید. موتور در این مسیر چه کاری انجام می دهد؟
داده شده: راه حل:
P = 3 * 104H نیروی مورد نیاز برای بلند کردن
Ftr = 750H ماشین بدون در نظر گرفتن اصطکاک
l = 300 متر F= F= 
h =30m نیروی کشش برابر است با: Fthrust=F+Ftr=3750H
Fthrust-?، A -? عملکرد موتور: A=Fthrust*L
A=3750H*300m=1125*103J
جواب: 1125 کیلوژول
جمع بندی درس، ارزیابی کار دانش آموزان توسط مشاوران با استفاده از نقشه رویکرد درون متمایز به انواع فعالیت های درس.
تکالیف § 72 تکرار. § 69.71. با. 197 دلار 41 شماره 5
در فناوری مدرن، مکانیسم های بالابر به طور گسترده ای برای حمل بار در سایت های ساختمانی و شرکت ها استفاده می شود که ضروری هستند. اجزاءکه می توان آنها را مکانیسم های ساده نامید. در میان آنها قدیمی ترین اختراعات بشر است: بلوک و اهرم. ارشمیدس، دانشمند یونان باستان، با قدرت بخشیدن به انسان در هنگام استفاده از اختراع خود، کار انسان را آسان کرد و به او آموخت که جهت نیرو را تغییر دهد.
بلوک چرخی است با شیاری به دور محیط آن برای طناب یا زنجیر که محور آن به طور صلب به تیر دیوار یا سقف متصل است.
دستگاه های بالابر معمولا از یک بلوک استفاده نمی کنند، بلکه از چندین بلوک استفاده می کنند. سیستمی از بلوک ها و کابل ها که برای افزایش ظرفیت بار طراحی شده اند، بالابر زنجیره ای نامیده می شود.
بلوک متحرک و ثابت همان مکانیسم های ساده قدیمی مانند اهرم است. پیش از این در سال 212 قبل از میلاد، سیراکوزی ها با کمک قلاب ها و چنگک های متصل به بلوک ها، تجهیزات محاصره را از رومیان گرفتند. ساخت خودروهای نظامی و دفاع از شهر توسط ارشمیدس رهبری شد.
ارشمیدس یک بلوک ثابت را به عنوان یک اهرم هم بازو در نظر گرفت.
گشتاور نیروی وارد بر یک طرف بلوک برابر با لحظه نیروی وارد شده به طرف دیگر بلوک است. نیروهایی که این لحظه ها را ایجاد می کنند نیز یکسان هستند.
هیچ افزایشی در قدرت وجود ندارد، اما چنین بلوکی به شما امکان می دهد جهت نیرو را تغییر دهید، که گاهی اوقات ضروری است.
ارشمیدس بلوک متحرک را به عنوان یک اهرم مسلح نابرابر در نظر گرفت که باعث افزایش 2 برابری نیرو می شود. نسبت به مرکز چرخش، گشتاور نیروها عمل می کنند که در حالت تعادل باید برابر باشند.
ارشمیدس مطالعه کرد خواص مکانیکیبلوک متحرک و آن را در عمل به کار برد. به گفته آتنائوس، «روش‌های زیادی برای پرتاب کشتی غول‌پیکر هیرون اختراع شد، اما ارشمیدس مکانیک، با استفاده از مکانیزم‌های ساده، به تنهایی توانست کشتی را با کمک چند نفر به حرکت درآورد و با کمک آن کشتی عظیمی را به آب انداخت.
بلوک هیچ سودی در کار ایجاد نمی کند و قانون طلایی مکانیک را تأیید می کند. با توجه به مسافت طی شده توسط دست و وزن به راحتی می توان این موضوع را تأیید کرد.
ورزش کشتی های بادبانیمانند قایق های بادبانی گذشته، هنگام تنظیم و کنترل بادبان ها نمی توانند بدون بلوک کار کنند. کشتی های مدرن به بلوک هایی برای بلند کردن سیگنال ها و قایق ها نیاز دارند.
این ترکیبی از واحدهای متحرک و ثابت در یک خط برق دار است راه آهنبرای تنظیم کشش سیم
این سیستم از بلوک ها می تواند توسط خلبانان گلایدر برای بلند کردن وسایل خود به هوا استفاده شود.
این دو درس طبق کتاب درسی توسط S.V. گروموا، N.A. وطن فیزیک هفتم. M. Education 2000
ویژگی دروس این است که آنها از فناوری نظرسنجی برنامه ریزی شده برای کلاس هایی با جمعیت کمتر از 15 نفر استفاده می کنند. این فناوری شامل ارائه چندین گزینه برای پاسخ به یک سوال است. با تشکر از این، امکان تکرار همزمان مطالب قبلی، برجسته کردن نکات اصلی در موضوع تحت پوشش و نظارت بر جذب مطالب توسط همه دانش آموزان کلاس وجود دارد. همانطور که تمرین نشان می دهد، بررسی کل کلاس بیش از 17 دقیقه طول نمی کشد. برای معلمان جوان، یک نکته مهم توسعه سریع مهارت ها در تعیین سطح کسب دانش توسط دانش آموزان خواهد بود. تست های بعدی و کار مستقلهمیشه نمرات کسب شده توسط دانش آموزان را در طی یک نظرسنجی برنامه ریزی شده تایید می کند.
کل مصاحبه به صورت شفاهی انجام می شود. کودکان پاسخ ها را روی کارت ها یا انگشتان خود نشان می دهند، که برای آن لازم است تعداد پاسخ ها از پنج نفر تجاوز نکند. نتایج نظرسنجی بلافاصله به صورت مثبت، منفی و صفر روی تابلو نمایش داده می شود (فرصتی برای امتناع از پاسخ وجود دارد). این شکل از سؤال به شما این امکان را می دهد که تنش را در حین سؤال از بین ببرید، آن را بی طرفانه، شفاف انجام دهید و در عین حال دانش آموز را از نظر روانی برای امتحان آماده کنید.
نظرسنجی های برنامه ریزی شده نیز معایب زیادی دارند. برای کاهش آنها به هیچ، لازم است که آن را به طور عاقلانه با سایر اشکال کنترل دانش جایگزین کنید.
درس شماره 1. بلوک هاهدف درس: آموزش به کودکان برای یافتن مزیت قدرت ارائه شده توسط سیستم بلوک.
تجهیزات: بلوک، نخ، سه پایه، دینامومتر.
پیشرفت درس:
1. لحظه سازمانی
II. مواد جدید:
معلم یک سوال مشکل دار می پرسد:
کتاب «رابینسون کروزوئه» نوشته دنیل دفو، داستان مردی را روایت می کند که خود را در جزیره ای بیابانی می بیند و موفق می شود در شرایط سخت زنده بماند. می گوید روزی رابینسون کروزوئه تصمیم گرفت قایق بسازد تا از جزیره دور شود. اما او قایق را دور از آب ساخت. و قایق برای بلند شدن بسیار سنگین بود. بیایید تصور کنیم که چگونه یک قایق سنگین (مثلاً با وزن 1 تن) را به آب (در فاصله 1 کیلومتری) تحویل می دهید.
راه حل های دانش آموزان به طور خلاصه روی تخته نوشته می شود.
معمولاً حفر کانال و حرکت قایق را با اهرم پیشنهاد می کنند. اما خود اثر می گوید که رابینسون کروزوئه شروع به حفر کانال کرد، اما محاسبه کرد که تمام عمرش طول می کشد تا آن را کامل کند. و اهرم، اگر آن را محاسبه کنید، به قدری ضخیم می شود که قدرت کافی برای نگه داشتن آن را در دستان خود نخواهید داشت.
اگر کسی پیشنهاد ساخت وینچ، استفاده از بالابر زنجیری، بلوک یا وینچ را بدهد، خوب است. اجازه دهید این دانش آموز به شما بگوید که این مکانیسم چیست و چرا به آن نیاز است.
پس از داستان، آنها شروع به مطالعه مطالب جدید می کنند. اگر هیچ یک از دانش آموزان راه حلی ارائه نکرد، معلم خودش آن را می گوید.
دو نوع بلوک وجود دارد:
شکل 54 را ببینید (صفحه 55)
به شکل 55 (صفحه 55) مراجعه کنید.
یک بلوک ثابت افزایش قدرت ایجاد نمی کند. فقط جهت اعمال نیرو را تغییر می دهد. و بلوک متحرک افزایش 2 برابری در استحکام می دهد. بیایید نگاه دقیق تری بیندازیم:
(مطالب خواندن §22 مشتق از فرمول F=P/2;)
به منظور ترکیب عملکرد چندین بلوک، از دستگاهی به نام بلوک قرقره استفاده می شود (از پلی یونانی - "بسیاری" spao - "من می کشم").
برای بلند کردن بلوک پایین باید دو طناب بالا بکشید یعنی 2 بار در مسافت از دست می دهید بنابراین افزایش قدرت این قرقره 2 است.
برای بلند کردن بلوک زیرین باید 6 طناب را برش دهید، بنابراین افزایش قدرت این قرقره 6 است.
III. ادغام مواد جدید.
نظرسنجی آموزشی:
1. چند طناب در شکل بریده می شود؟
- یکی،
- چهار،
- پنج،
- شش،
- یه جواب دیگه
2. پسر می تواند 20 کیلوگرم را بلند کند. اما او باید 100 را بلند کند. برای ساختن یک بالابر زنجیری به چند بلوک نیاز دارد؟
- چهار،
- پنج،
- هشت،
- ده،
- یه جواب دیگه
3. به نظر شما میشه با استفاده از بلوک ها مثلا 3 یا 5 برابر تعداد فرد به قدرت رسید؟
پاسخ: بله، این مستلزم آن است که طناب بار را سه بار به بلوک بالایی متصل کند. یک راه حل تقریبی در شکل:
III.1. راه حل مسئله 71
III.2. حل مسئله رابینسون کروزوئه
برای جابجایی قایق کافی بود یک قرقره یا یک وینچ جمع کنیم (مکانیسمی که در درس بعدی به بررسی آن خواهیم پرداخت).
طرفداران مجارستانی دانیل دفو حتی چنین آزمایشی را انجام دادند. یک نفر حرکت کرد دال بتنیبا بلوک قرقره دست ساز که از چوب بریده شده به مدت 100 متر.
III.3. کار عملی:
ابتدا یک بلوک ثابت از بلوک ها و نخ ها، سپس یک بلوک متحرک و یک بلوک قرقره ساده جمع کنید. افزایش قدرت را در هر سه حالت با دینامومتر اندازه گیری کنید.
IV. قسمت پایانی
خلاصه درس، توضیح تکلیف
تکلیف: §22; مشکل 72
درس شماره 2. دروازه. وینچ.اهداف درس: مکانیسم های ساده باقی مانده را در نظر بگیرید - یک وینچ، یک دروازه و یک صفحه شیبدار. با روش‌هایی برای یافتن بهره در نیروی ایجاد شده توسط وینچ و صفحه شیبدار آشنا شوید.
تجهیزات: مدل دروازه، پیچ یا پیچ بزرگ، خط کش.
پیشرفت درس:
I. لحظه سازمانی
II. نظرسنجی برنامه ریزی شده در مورد مطالب قبلی:
1. کدام بلوک افزایش قدرت نمی دهد؟
- موبایل،
- ثابت،
- خیر
2. آیا می توان با استفاده از بلوک استحکام را 3 برابر کرد؟
3. چند طناب در شکل بریده می شود؟
- یکی،
- چهار،
- پنج،
- شش،
- یه جواب دیگه
4. پسر می تواند 25 کیلوگرم را بلند کند. اما او باید 100 را بلند کند. برای ساختن یک بالابر زنجیری به چند بلوک نیاز دارد؟
- چهار،
- پنج،
- هشت،
- ده،
- یه جواب دیگه
5. نجار هنگام تعمیر قاب ها نتوانست طناب محکمی پیدا کند. او به رشته ای برخورد کرد که می توانست وزن 70 کیلوگرم را در هنگام شکست تحمل کند. خود نجار 70 کیلوگرم وزن داشت و سبدی که در آن بلند شده بود 30 کیلوگرم وزن داشت. سپس مکانیزم نشان داده شده در شکل 1 را گرفت و مونتاژ کرد. آیا طناب آن را نگه می دارد؟
6. پس از کار، نجار برای صرف ناهار آماده شد و همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، یک طناب به قاب وصل کرد تا دستان خود را آزاد کند. آیا طناب نگه می دارد؟
III. مواد جدید:
ثبت اصطلاحات در دفترچه یادداشت
دروازه از یک استوانه و یک دسته متصل به آن تشکیل شده است (مدل دروازه را نشان دهید). اغلب برای بلند کردن آب از چاه استفاده می شود (شکل 60 ص 57).
وینچ ترکیبی از وینچ با چرخ دنده هایی با قطرهای مختلف است. این یک مکانیسم پیشرفته تر است. هنگام استفاده از آن، می توانید به بیشترین قدرت دست پیدا کنید.
حرف معلم افسانه ارشمیدس.
روزی ارشمیدس به شهری آمد که ظالم محلی از معجزات مکانیک بزرگ شنیده بود. او از ارشمیدس خواست تا معجزه ای را به نمایش بگذارد. ارشمیدس گفت: "باشه، اما بگذار آهنگرها به من کمک کنند." او سفارش داد و دو روز بعد، وقتی ماشین آماده شد، در مقابل مردم شگفت‌زده، ارشمیدس به تنهایی روی شن‌ها نشسته و دسته را با تنبلی می‌چرخاند، کشتی‌ای را از آب بیرون کشید که به سختی بیرون کشیده شد. 300 نفر. اکنون مورخان فکر می کنند که در آن زمان بود که برای اولین بار از وینچ استفاده شد. واقعیت این است که هنگام استفاده از بالابر زنجیره ای، اعمال تک تک بلوک ها جمع می شود و برای دستیابی به افزایش 300 برابری نیرو، 150 بلوک مورد نیاز است. و در هنگام استفاده از وینچ اعمال تک تک چرخ دنده ها چند برابر می شود، یعنی هنگام اتصال دو چرخ دنده که یکی 5 برابر و دیگری 5 برابر نیرو می دهد، در مجموع 25 برابر افزایش می یابد. و اگر دوباره همان انتقال را اعمال کنید، مجموع بردها به 125 برابر می رسد. (و نه 15، مانند اضافه کردن ساده).
بنابراین، برای ایجاد این وینچ کافی بود مکانیزمی شبیه به دستگاه بسازیم (شکل 61 ص 58). با ابعاد نشان داده شده، دروازه بالا 12 برابر، سیستم دنده 10 برابر و دروازه دوم 5 برابر نیرو می دهد. وینچ افزایش قدرت 60 برابری می دهد.
هواپیمای شیبدار مکانیزمی ساده است که بسیاری از شما با آن آشنا خواهید بود. برای بلند کردن اجسام سنگین مانند بشکه به داخل ماشین استفاده می شود. مهم نیست که در هنگام بلند کردن قدرت چند بار افزایش می‌دهیم، همان تعداد دفعاتی که در مسافت از دست می‌دهیم. برای مثال می توانیم بشکه ای به وزن 50 کیلوگرم را بغلتانیم. و باید 300 کیلوگرم را به ارتفاع 1 متر بلند کنید. چه مدت تخته باید بگیرم؟
بیایید مشکل را حل کنیم:
از آنجایی که باید در قدرت 6 برابر برنده شویم، بنابراین باخت در مسافت نیز باید حداقل 6 برابر باشد. یعنی تخته باید حداقل 6 متر طول داشته باشد.
نمونه هایی از هواپیمای شیبدار عبارتند از مهره ها و پیچ ها، گوه ها و بسیاری از ابزارهای برش و سوراخ کردن (سوزن، سوله، میخ، اسکنه، اسکنه، قیچی، سیم برش، انبردست، چاقو، تیغ، اسکنه، تبر، برش، هواپیما، اتصال دهنده، انتخابگر ، فرز، بیل، بیل، داس، داس، چنگال و غیره)، قطعات کار ماشین‌های کشت خاک (گاوآهن، هارو، برس‌کاتر، کولتیواتور، بولدوزر و غیره)
بیایید "گروس" را به عنوان مثال در نظر بگیریم. این گوه کور در چکش است که دسته را نگه می دارد. با جدا کردن الیاف چوب، این گوه مانند یک پرس، دسته را در سوراخ از هم جدا می کند و آن را محکم ثابت می کند.
اما اگر نیازی به میخ نداشته باشیم تا الیاف را از هم جدا کنیم، چه؟ به عنوان مثال، شما باید یک میخ را به یک تکه چوب نازک بکوبید. اگر یک میخ معمولی را در آنجا بکوبید، به سادگی می ترکد. برای انجام این کار، نجاران مخصوصاً میخ‌ها را کسل‌کننده می‌کنند و میخ‌های کسل‌کننده را می‌کوبند. سپس میخ به سادگی الیاف چوب را در جلوی خود خرد می کند، اما آنها را مانند یک گوه از هم جدا نمی کند.
در زمان های قدیم، بسیاری از مکانیسم های ساده برای اهداف نظامی استفاده می شد. اینها بالیستا و منجنیق هستند (شکل 62، 63). به نظر شما آنها چگونه عمل می کنند؟
پاسخ های دانش آموزان را با کل کلاس بحث می کنیم.
به خصوص تعداد زیادیارشمیدس به خاطر اختراعاتش به شهرت رسید. (اگر وقت آزاد باشد، معلم در مورد اختراعات ارشمیدس صحبت می کند).
IV. ادغام مواد جدید
کار عملی:
1) یک پیچ یا پیچ بزرگ بردارید و استفاده کنید خط کش میلی متریدور سر او را اندازه بگیرید برای این کار باید سر پیچ را به قسمت های یک خط کش میلی متری وصل کنید و آن را در امتداد تقسیمات بغلتانید.
دور سر پیچ ل= 2R = ….mm
2) حالا یک قطب نما و یک خط کش میلی متری بردارید و با استفاده از آنها فاصله بین دو برآمدگی مجاور رزوه پیچ را اندازه بگیرید. این فاصله را گام یا کورس پیچ می نامند.
گام پیچ h = … میلی متر
3) حالا دور سر را بر گام پیچ تقسیم کنید، متوجه می شوید که با استفاده از این پیچ چند برابر استحکام پیدا می کنیم.
V. کار اضافی: بالابرهای "احمق".
سعی کنید حدس بزنید با استفاده از سیستم های بلوک زیر چند بار قدرت می گیریم.
برای حل مشکل دوم و سوم کافی نیست به این سوال پاسخ دهید که "اگر "تمام راه" را بکشید، چند بخش کوتاه می شود مشکل اجازه دهید یک نفر با نیروی 10 نیوتن بکشد. این نیرو با کشش طناب 2 متعادل می شود. یعنی در طناب دوم نیروی کشش 20 نیوتن است. اما با کشش طناب 3 متعادل می شود. این بدان معناست که در طناب سوم نیروی کشش 40 نیوتن و در طناب چهارم 80 نیوتن است. بنابراین بهره در نیرو 8 برابر است.
بلوک ها به عنوان مکانیسم های ساده طبقه بندی می شوند. علاوه بر بلوک ها، گروهی از این وسایل که برای تبدیل نیرو به کار می روند، شامل یک اهرم و یک صفحه شیبدار است.
تعریف
مسدود کردن- جسم صلب که می تواند حول یک محور ثابت بچرخد.
بلوک ها به صورت دیسک (چرخ، سیلندر کم و غیره) با شیاری ساخته می شوند که از آن یک طناب (تنه، طناب، زنجیر) عبور می کنند.
بلوک با محور ثابت را ثابت می نامند (شکل 1). هنگام بلند کردن بار حرکت نمی کند. یک بلوک ثابت را می توان به عنوان اهرمی در نظر گرفت که بازوهای مساوی دارد.
شرط تعادل یک بلوک، شرط تعادل گشتاورهای نیروهای وارد بر آن است:
بلوک در شکل 1 در حالت تعادل خواهد بود اگر نیروهای کششی رزوه ها برابر باشند:
زیرا شانه های این نیروها یکسان است (OA=OB). یک بلوک ثابت افزایش نیرو را ایجاد نمی کند، اما به شما امکان می دهد جهت نیرو را تغییر دهید. کشیدن طنابی که از بالا می آید اغلب راحت تر از طنابی است که از پایین می آید.
اگر جرم بار بسته شده به یک سر طناب پرتاب شده بر روی یک بلوک ثابت برابر با m باشد، برای بلند کردن آن باید نیروی F به انتهای دیگر طناب معادل با:
به شرطی که نیروی اصطکاک در بلوک را در نظر نگیریم. اگر لازم است اصطکاک در بلوک را در نظر بگیرید، ضریب مقاومت (k) را وارد کنید، سپس:
یک تکیه گاه صاف و ثابت می تواند به عنوان جایگزینی برای بلوک عمل کند. طناب (طناب) روی چنین تکیه گاه پرتاب می شود که در امتداد تکیه گاه می لغزد، اما در عین حال نیروی اصطکاک افزایش می یابد.
یک بلوک ثابت هیچ سودی در کار ایجاد نمی کند. مسیرهایی که نقاط اعمال نیرو طی می کنند یکسان هستند، برابر نیرو، بنابراین برابر با کار هستند.
برای به دست آوردن قدرت با استفاده از بلوک های ثابت از ترکیب بلوک ها به عنوان مثال بلوک دوبل استفاده می شود. زمانی که بلوک ها باید داشته باشند قطرهای مختلف. آنها بدون حرکت به یکدیگر متصل شده و بر روی یک محور نصب شده اند. یک طناب به هر بلوک متصل می شود تا بتواند بدون لیز خوردن به دور بلوک بپیچد یا از آن خارج شود. شانه های نیروها در این حالت نابرابر خواهد بود. قرقره دوبل مانند یک اهرم با بازوهایی با طول های مختلف عمل می کند. شکل 2 نمودار یک بلوک دوگانه را نشان می دهد.
شرایط تعادل برای اهرم در شکل 2 فرمول زیر خواهد بود:
بلوک دوبل می تواند نیرو را تبدیل کند. با اعمال نیروی کوچکتر به یک طناب که در اطراف یک بلوک با شعاع بزرگ پیچیده شده است، نیرویی حاصل می شود که از کنار یک طناب به دور یک بلوک با شعاع کوچکتر عمل می کند.
بلوک متحرک بلوکی است که محور آن همراه با بار حرکت می کند. در شکل 2، بلوک متحرک را می توان به عنوان یک اهرم با بازوهایی در اندازه های مختلف در نظر گرفت. در این حالت نقطه O نقطه اتکای اهرم است. OA - بازوی نیرو؛ OB - بازوی نیرو. بیایید به شکل نگاه کنیم. 3. بازوی نیرو دو برابر بازوی نیرو است، بنابراین برای تعادل لازم است که بزرگی نیروی F نصف نیروی P باشد:
می توان نتیجه گرفت که با کمک یک بلوک متحرک، قدرت دو برابری بدست می آوریم. شرایط تعادل بلوک متحرک را بدون در نظر گرفتن نیروی اصطکاک به صورت زیر می نویسیم:
اگر بخواهیم نیروی اصطکاک بلوک را در نظر بگیریم، ضریب مقاومت بلوک (k) را وارد می کنیم و به دست می آوریم:
گاهی از ترکیب بلوک متحرک و ثابت استفاده می شود. در این ترکیب برای راحتی کار از یک بلوک ثابت استفاده شده است. افزایش قدرت ایجاد نمی کند، اما به شما امکان می دهد جهت نیرو را تغییر دهید. یک بلوک متحرک برای تغییر مقدار نیروی اعمال شده استفاده می شود. اگر انتهای طناب که دور بلوک را احاطه کرده اند زوایای مساوی با افق ایجاد کنند، نسبت نیروی وارد بر بار به وزن بدنه برابر است با نسبت شعاع بلوک به وتر قوس که طناب محصور می شود اگر طناب ها موازی باشند، نیروی لازم برای بلند کردن بار دو برابر کمتر از وزن باری است که بلند می شود.
قانون طلایی مکانیک
مکانیسم های ساده به شما در کار برنده نمی شود. به همان اندازه که در قدرت به دست می آوریم، به همان میزان در فاصله از دست می دهیم. از آنجایی که کار برابر است با حاصل ضرب اسکالر نیرو و جابجایی، بنابراین هنگام استفاده از بلوک های متحرک (و همچنین ثابت) تغییری نمی کند.
در قالب یک فرمول، "قاعده طلایی" را می توان به صورت زیر نوشت:
جایی که - مسیر طی شده توسط نقطه اعمال نیرو - مسیری که توسط نقطه اعمال نیرو طی می شود.
قانون طلایی ساده ترین فرمول قانون بقای انرژی است. این قانون برای موارد حرکت یکنواخت یا تقریباً یکنواخت مکانیسم ها اعمال می شود. فواصل انتقالی انتهای طناب ها به شعاع بلوک ها (و) مربوط می شود:
ما دریافتیم که برای انجام "قاعده طلایی" برای بلوک دوبل لازم است که:
اگر نیروها متعادل باشند، بلوک در حالت استراحت است یا به طور یکنواخت حرکت می کند.
نمونه هایی از حل مسئله
مثال 1
| ورزش کنید | کارگران با استفاده از سیستمی متشکل از دو بلوک متحرک و دو بلوک ثابت، تیرهای ساختمانی را در حالی که نیرویی برابر با 200 نیوتن اعمال می کنند، بلند می کنند. جرم (m) تیرها چقدر است؟ اصطکاک در بلوک ها را نادیده بگیرید. |
| راه حل | بیایید یک نقاشی بکشیم. وزن بار وارد شده به سیستم بار برابر با نیروی گرانشی است که به بدنه بلند شده (تیر) وارد می شود:
بلوک های ثابت هیچ بردی در قدرت نمی دهند. هر بلوک متحرک دو برابر افزایش قدرت می دهد، بنابراین، در شرایط ما، چهار برابر افزایش نیرو خواهیم داشت. این بدان معنی است که می توانیم بنویسیم:
متوجه می شویم که جرم تیر برابر است با: بیایید جرم پرتو را محاسبه کنیم، قبول کنیم:
|
| پاسخ دهید | m=80 کیلوگرم |
مثال 2
| ورزش کنید | اجازه دهید ارتفاعی که کارگران تیرها را تا آن حد بلند می کنند در مثال اول برابر با متر باشد کار انجام شده توسط کارگران چیست؟ بار برای حرکت به ارتفاع معین چه کاری انجام می دهد؟ |
| راه حل | مطابق "قاعده طلایی" مکانیک، اگر با استفاده از سیستم بلوک موجود، چهار برابر افزایش قدرت دریافت کنیم، در این صورت ضرر در حرکت نیز 4 خواهد بود. در مثال ما، این بدان معنی است که طول طناب (l) که کارگران باید انتخاب کنند، چهار برابر بیشتر از مسافتی است که بار طی می کند، یعنی: |
