Rad i jednostavni mehanizmi. Ruka poluge

Materijal sa Wikipedije - slobodne enciklopedije

Opće informacije

Poluga je jedan od najjednostavnijih mehanizama. To je kruta greda koja se može rotirati oko uporišta (ovjesa). Dijelovi grede od tačke oslonca do tačke primjene sila nazivaju se krakovi poluge. U odnosu na uporište, mjesta primjene sila mogu biti na različitim stranama (poluga prve vrste) ili na istoj strani (poluga druge vrste).

Poluga se koristi za stvaranje veće sile na kratkoj ruci uz manju silu na dugoj ruci (ili da se proizvede više pokreta na dugoj ruci uz manje pokreta na kratkoj ruci). Ako se poluga napravi dovoljno dugačkom, teoretski se može razviti bilo koja sila.

Priča

Čovek je počeo da koristi polugu još u praistorijsko doba, intuitivno razumevajući njen princip. Alati kao što su motika ili veslo korišteni su da bi se smanjila sila koju je osoba trebala izvršiti. U petom milenijumu pre nove ere, vage su korišćene u Mezopotamiji, koristeći princip poluge za postizanje ravnoteže. Kasnije je u Grčkoj izumljeno čeličano, što je omogućilo promjenu poluge sile, što je korištenje vage učinilo praktičnijim. Oko 1500. godine pne e. U Egiptu i Indiji pojavljuje se shaduf (bunar sa "dizalicom"), predak modernih slavina, uređaja za podizanje posuda s vodom.

Nije poznato da li su mislioci tog vremena pokušavali da objasne princip rada poluge. Prvo pisano objašnjenje dato je u 3. veku pre nove ere. e. Arhimed, povezujući pojmove sile, opterećenja i ramena. Zakon ravnoteže koji je on formulirao koristi se i danas i zvuči ovako: „Sila pomnožena sa rukom za primjenu sile jednaka je opterećenju pomnoženom s rukom za primjenu opterećenja, gdje je krak za primjenu sile udaljenost od točke primjene. sile na oslonac i kraka za primjenu opterećenja - ovo je udaljenost od točke primjene opterećenja na oslonac.” Prema legendi, shvativši značaj svog otkrića, Arhimed je uzviknuo: "Daj mi uporište i prevrnuti ću Zemlju!" . Istina, on to za života ne bi mogao. Uostalom, da bi se Zemlja podigla čak za jedan centimetar, morala bi se pomicati nevjerovatno duga poluga desetinama miliona godina (brzinom od 1 centimetar u minuti).

Primjer složene poluge koja se koristi u Svakodnevni život, može se naći u škarama za nokte.

IN savremeni svet Princip poluge se koristi svuda. Gotovo svaki mehanizam koji se pretvara mehaničko kretanje, koristi polugu u ovom ili onom obliku. Dizalice, motori, kliješta, makaze i hiljade drugih mehanizama i alata koriste poluge u svom dizajnu.

Princip rada

$\backslash A\_1\; =\; F\_1\; \backslash Delta\; h\_1$.

Ako ga pogledate s druge strane, sila primijenjena s druge strane mora djelovati

$\backslash A\_2\; =\; F\_2\; \backslash Delta\; h\_2$,

Gdje $\backslash Delta\; h\_2$ je kretanje kraja poluge na koju se primjenjuje sila $F\_2$. Da bi zakon održanja energije bio zadovoljen za zatvoreni sistem, rad delujuće i suprotstavljene sile mora biti jednak, tj.

$\backslash A\_1\; =\; A\_2$, $\backslash F\_1\; \backslash Delta\; h\_1\; =\; F\_2\; \backslash Delta\; h\_2$.

Isti pristup rješenju može se koristiti za više složen sistem, koji se sastoji od opšti slučaj od n poluga. U ovom slučaju, u sistemu će biti 2n kraka. Omjer prijenosa za takav sistem izračunat će se po formuli:

$i\_C=\; \backslash frac\; (F\_(R1))(F\_((2n-1)-P))\; =\; \backslash frac\; (F\_(R1))(F\_(23))\; \backslash cdot\; \backslash frac\; (F\_(23))(F\_(\; 45))\; \backslash cdot\; ...\; \backslash cdot\; \backslash frac\; (F\_((2n-2)-(2n-1)))(F\_((2n-1)-P))=\; \backslash frac\; (B\_(2))(\; B\_(1))\; \backslash cdot\; \backslash frac\; (B\_(4))(B\_(3))\; \backslash cdot\; ...\; \backslash cdot\; \backslash frac\; (B\_((2n)))(B\_((2n-1)))$,

• $\backslash B\_i$- ovo je i-ti krak sistema;
• $\backslash F\_((i-1)i)$- sila koja se prenosi sa ramena (i-1) na rame i;
• $\backslash i\_C$- omjer prijenosa cijelog sistema.

Kao što se može vidjeti iz formule za ovaj slučaj, također je tačno da je omjer prijenosa kompozitne poluge jednak umnošku prijenosnih omjera njenih sastavnih elemenata.

Vrste poluga

Razlikovati Poluge 1. vrste, u kojoj se uporište nalazi između tačaka primjene sila, i Poluge 2. vrste, u kojoj se tačke primjene sila nalaze na jednoj strani oslonca. Među poluge 2 vrste dodijeliti poluge 3 vrste, sa tačkom primjene „dolazeće“ sile bliže tački oslonca od opterećenja, što daje dobitak u brzini i udaljenosti.

Primjeri: poluge prvo vrsta - dječja ljuljačka (prečka), makaze; poluge sekunda vrsta - kolica (uporište - točak), podizanje predmeta pajserom u kretanju prema gore; poluge treće vrsta - zadnja vrata prtljažnika ili hauba putnička vozila na hidrauličnim teleskopskim graničnicima, podizanje karoserije kipera (sa hidrauličnim cilindrom u sredini), pomicanje mišića ruku i nogu ljudi i životinja.

vidi takođe

• Poluga u tehnologiji.

Napišite recenziju o članku "Poluga"

Bilješke

Književnost

• // . Sankt Peterburg, 1831

Izvod koji karakteriše Lever

Iza ustaljene tišine čulo se hrkanje nekih koji su zaspali; ostali su se okretali i grijali, povremeno razgovarajući jedni s drugima. Iz udaljene vatre, stotinjak koraka dalje, začuo se prijateljski, veseo smeh.
„Vidi, urlaju u petoj četi“, rekao je jedan vojnik. – A kakva strast prema narodu!
Jedan vojnik je ustao i otišao u petu četu.
„To je smeh“, rekao je vraćajući se. - Dva stražara su stigla. Jedan je potpuno smrznut, a drugi je tako hrabar, dovraga! Pjesme sviraju.
- Oh oh? idi pogledaj... - Nekoliko vojnika krenulo je prema petoj četi.

Peta četa stajala je u blizini same šume. Ogromna vatra je žarko gorjela usred snijega, obasjavajući grane drveća opterećene mrazom.
Usred noći vojnici pete čete čuli su korake u snijegu i škripanje granja u šumi.
"Momci, to je vještica", rekao je jedan vojnik. Svi su podigli glave, osluškivali, a iz šume, na jarku svjetlost vatre, izašle su dvije neobično odjevene ljudske figure, držeći se jedna za drugu.
Bila su to dva Francuza koja su se skrivala u šumi. Promuklo govoreći nešto na jeziku koji je vojnicima bio nerazumljiv, prišli su vatri. Jedan je bio viši, nosio je oficirsku kapu i djelovao je potpuno oslabljen. Približavajući se vatri, htio je sjesti, ali je pao na zemlju. Drugi, mali, zdepasti vojnik sa maramom vezanom oko obraza, bio je jači. Podigao je svog druga i, pokazujući mu na usta, rekao nešto. Vojnici su opkolili Francuze, položili šinjel za bolesnika i obojici doneli kašu i votku.
Oslabljeni francuski oficir bio je Rambal; vezan šalom bio je njegov dežurni Morel.
Kada je Morel popio votku i popio lonac kaše, odjednom se bolno razveselio i počeo neprestano nešto govoriti vojnicima koji ga nisu razumjeli. Rambal je odbio da jede i ćutke je ležao na laktu pored vatre, gledajući ruske vojnike besmislenim crvenim očima. Povremeno bi ispustio duge stenjanje, a onda bi opet utihnuo. Morel je, pokazujući mu na ramena, uvjeravao vojnike da je to oficir i da ga treba zagrijati. Ruski oficir, koji je prišao vatri, poslao je da pita pukovnika da li bi poveo francuskog oficira da ga zagreje; a kada su se vratili i rekli da je pukovnik naredio da se dovede oficir, Rambalu je rečeno da ide. Ustao je i htio hodati, ali je zateturao i pao bi da ga vojnik koji je stajao pored njega nije podržao.
- Šta? Nećete? – rekao je jedan vojnik podrugljivo namigujući, okrećući se Rambalu.
- Eh, budalo! Zašto nespretno lažeš! Čovek je, zaista, čovek”, čuli su se sa raznih strana prekori šaljivom vojniku. Opkolili su Rambala, podigli ga u naručje, zgrabili i odnijeli u kolibu. Rambal je obgrlio vratove vojnika i, kada su ga odneli, rekao je žalosno:
- Oh, nies braves, oh, mes bons, mes bons amis! Voila des hommes! oh, mes braves, mes bons amis! [Oh, bravo! o moji dobri, dobri prijatelji! Evo ljudi! O moji dobri prijatelji!] - i, kao dijete, naslonio je glavu na rame jednog vojnika.
U međuvremenu je Morel sjedio najbolje mjesto okružen vojnicima.
Morel, mali, zdepasti Francuz, krvavih, suznih očiju, vezan ženskim šalom preko kape, bio je obučen u žensku bundu. On je, očigledno pijan, zagrlio vojnika koji je sedeo pored njega i pevao francusku pesmu promuklim, isprekidanim glasom. Vojnici su se držali sa strane, gledajući ga.
- Hajde, hajde, nauči me kako? Preuzeću brzo. Kako?.. - rekao je džoker tekstopisac, kojeg je Morel zagrlio.
Vive Henri Quatre,
Vive ce roi vaillanti –
[Živeo Henri Četvrti!
Živio ovaj hrabri kralj!
itd. (francuska pjesma)]
pjevao je Morel, namigujući okom.
Se diable a quatre…
- Vivarika! Vif seruvaru! sedi... - ponovio je vojnik, odmahujući rukom i stvarno uhvativši melodiju.
- Vidi, pametno! Idi idi idi!.. - grub, radostan smeh se razlegao sa raznih strana. Morel se, trgnuvši se, također nasmijao.
- Pa, samo napred, samo napred!
Qui eut le trostruki talenat,
De boire, de batre,
Et d'etre un vert galant...
[imati trostruki talenat,
pij, bori se
i budi ljubazan...]
– Ali i to je komplikovano. E, pa, Zaletaev!..
"Kju...", rekao je Zaletaev s naporom. „Kju ju ju...“ provukao je, pažljivo izbočivši usne, „letriptala, de bu de ba i detravagala“, pevao je.
- Hej, važno je! To je to, čuvaru! oh... idi idi idi! - Pa, hoćeš li još jesti?
- Daj mu kašu; Na kraju krajeva, neće proći dugo prije nego što se zasiti gladi.
Opet su mu dali kašu; i Morel je, smijući se, počeo raditi na trećem loncu. Radosni osmijesi bili su na svim licima mladih vojnika koji su gledali Morela. Stari vojnici, koji su smatrali nepristojnim baviti se takvim sitnicama, ležali su s druge strane vatre, ali su povremeno, podižući se na laktove, sa smiješkom gledali Morela.
„I ljudi“, rekao je jedan od njih, zavlačeći se u kaput. - I pelin raste na njegovom korenu.
- Ooh! Gospode, Gospode! Kako zvjezdana, strast! Prema mrazu... - I sve je utihnulo.
Zvezde, kao da su znale da ih sada niko neće videti, igrale su se na crnom nebu. Sad plamteći, čas gaseći, čas drhteći, užurbano su šaputali među sobom o nečem radosnom, ali tajanstvenom.

X
Francuske trupe su se postepeno topile u matematički ispravnom napredovanju. A taj prelaz preko Berezine, o kojem se toliko pisalo, bio je samo jedna od međuetapa u uništenju francuske vojske, a nikako odlučujuća epizoda pohoda. Ako se toliko pisalo i piše o Berezini, onda se od strane Francuza to dogodilo samo zato što su se na srušenom Berezinskom mostu katastrofe koje je francuska vojska ranije ravnomjerno pretrpjela ovdje odjednom grupisale u jednom trenutku i u jednu tragični spektakl koji je svima ostao u sjećanju. S ruske strane su toliko pričali i pisali o Berezini samo zato što je, daleko od ratišta, u Sankt Peterburgu, sastavljen (od strane Pfuela) plan da se Napoleon uhvati u strateškoj zamci na rijeci Berezini. Svi su bili uvjereni da će se sve dogoditi baš onako kako je planirano, pa su insistirali da je upravo prelaz Berezina uništio Francuze. U suštini, rezultati Berezinskog prelaza bili su mnogo manje pogubni za Francuze u smislu gubitka oružja i zarobljenika od Krasnojea, kao što brojke pokazuju.
Jedini značaj prelaza Berezina je u tome što je ovaj prelaz očito i nesumnjivo dokazao lažnost svih planova za odsijecanje i pravednost jedinog mogućeg pravca djelovanja koji su zahtijevali i Kutuzov i sve trupe (masovno) - samo praćenje neprijatelja. Gomila Francuza bježala je sve većom brzinom, sa svom energijom usmjerenom ka ostvarenju cilja. Trčala je kao ranjena životinja i nije joj mogla stati na put. To je dokazala ne toliko izgradnja prelaza koliko saobraćaj na mostovima. Kada su mostovi polomljeni, nenaoružani vojnici, stanovnici Moskve, žene i djeca koji su bili u francuskom konvoju - svi, pod utjecajem sile inercije, nisu odustajali, već su trčali naprijed u čamce, u zaleđenu vodu.
Ova težnja je bila razumna. Situacija i onih koji su bježali i onih koji su jurili bila je podjednako loša. Ostajući pri svome, svaki se u nevolji nadao pomoći druga, određenom mjestu koje je zauzeo među svojima. Pošto se predao Rusima, bio je u istoj nevolji, ali je bio na nižem nivou u pogledu zadovoljenja životnih potreba. Francuzi nisu trebali imati tačnu informaciju da je polovina zatvorenika, s kojima nisu znali šta da rade, uprkos svim željama Rusa da ih spasu, umrla od hladnoće i gladi; osjećali su da drugačije ne može biti. Najsaosećajniji ruski komandanti i lovci na Francuze, Francuzi u ruskoj službi nisu mogli ništa učiniti za zarobljenike. Francuzi su uništeni katastrofom u kojoj su bili ruska vojska. Bilo je nemoguće oduzeti hljeb i odjeću gladnim, potrebnim vojnicima da bi ih dali Francuzima koji nisu bili štetni, nisu omraženi, nisu krivi, već jednostavno nepotrebni. Neki jesu; ali ovo je bio samo izuzetak.
Iza je bila sigurna smrt; postojala je nada. Brodovi su spaljeni; nije bilo drugog spasa osim kolektivnog bekstva i sve snage Francuza bile su usmerene ka tom kolektivnom bekstvu.
Što su Francuzi dalje bježali, to su njihovi ostaci bili jadniji, posebno nakon Berezine, na koju su se, kao rezultat peterburškog plana, polagale posebne nade, to su se strasti ruskih komandanata više rasplamsavale, optužujući jedni druge. a posebno Kutuzova. U uvjerenju da će mu se pripisati neuspjeh plana Berezinskog Peterburga, nezadovoljstvo njime, prezir prema njemu i ismijavanje su se sve jače izražavali. Zadirkivanje i prezir, naravno, izraženi su u formi poštovanja, u formi u kojoj Kutuzov nije mogao ni da pita šta je i za šta je optužen. Nisu s njim ozbiljno razgovarali; javljajući mu se i tražeći njegovu dozvolu, pretvarali su se da izvode tužan ritual, a iza njegovih leđa su namigivali i pokušavali ga prevariti na svakom koraku.

Poluga se zove solidan, koji se može rotirati oko fiksne tačke. Fiksna tačka se zove uporište. Udaljenost od uporišta do linije djelovanja sile naziva se ramena ovu moć.

Stanje ravnoteže poluge: poluga je u ravnoteži ako su sile primijenjene na polugu F 1 I F 2 teže da ga rotiraju u suprotnim smjerovima, a moduli sila su obrnuto proporcionalni ramenima ovih sila: Ž 1 /Ž 2 = l 2 / l 1 Ovo pravilo je uspostavio Arhimed. Prema legendi, uzviknuo je: Dajte mi uporište i podići ću Zemlju .

Za polugu je ispunjeno « Zlatno pravilo» mehanika (ako se trenje i masa poluge mogu zanemariti).

Primjenom određene sile na dugu polugu, možete koristiti drugi kraj poluge za podizanje tereta čija težina znatno premašuje ovu silu. To znači da se korištenjem poluge može postići dobitak na moći. Kada se koristi poluga, dobitak u moći je nužno praćen jednakim gubitkom na tom putu.

Trenutak snage. Pravilo trenutaka

Zove se proizvod modula sile i njegovog ramena moment sile.M = Fl , gdje je M moment sile, F je sila, l je poluga sile.

Pravilo trenutaka: Poluga je u ravnoteži ako je zbir momenata sila koje teže da zarotiraju polugu u jednom smjeru jednak zbroju momenata sila koje teže da je rotiraju u suprotnom smjeru. Ovo pravilo vrijedi za svako kruto tijelo sposobno da se rotira oko fiksne ose.

Moment sile karakterizira rotacijsko djelovanje sile. Ova akcija zavisi i od sile i od njene poluge. Zato, na primjer, kada žele otvoriti vrata, pokušavaju primijeniti silu što je dalje moguće od ose rotacije. Uz pomoć male sile stvara se značajan trenutak i vrata se otvaraju. Mnogo je teže otvoriti ga pritiskom u blizini šarki. Iz istog razloga, maticu je lakše odvrnuti dužim ključem, vijak je lakše ukloniti odvijačem sa širom drškom itd.

SI jedinica momenta sile je njutn metar (1 N*m). Ovo je moment sile od 1 N koja ima rame od 1 m.

Svaki moderan auto. Omogućava povezivanje i prijenos svih sila na tijelo vozilo.

Ovaj dio je uređaj spojen jednim krajem na kotač, a drugim s tijelom. Zahvaljujući ovoj poluzi, kotači se pomiču okomito, kao i prenose svoje sile na okvir.

On ovog trenutka Postoji nekoliko vrsta ovakvih uređaja:

• Uzdužni prednji ovjes.
• Poprečno.
• Dijagonala.
• Rod.
• Triangular.

Gdje je instaliran?

Po pravilu se ovaj mehanizam montira na automobile s tim da ovaj sistem za vožnju nema istu vezu između točkova kao zavisni (točkovi su povezani pomoću limene grede, tako da se kreću autonomno jedan od drugog). U našem slučaju, ovjes uključuje prisustvo različitih poluga koje povezuju ovjesni dio vozila sa točkovima. Dakle, svi elementi su međusobno povezani.

Inače, u modernom svijetu sve više proizvođača odbija korištenje ovisnog ovjesa, jer nema tako visok stupanj pouzdanosti kao drugi. Stoga je takva tehnologija ostala samo u domaćoj automobilskoj industriji.

I vratimo se polugama. Sada se mnogi dizajneri bave dizajnom sa više karika koji pružaju idealnu kinematiku gumama, stabilnost i dobru upravljivost automobila. Jedan kotač može biti opremljen sa dvije ili čak četiri poluge. Međutim, šta više elemenata na jednom disku, dizajn će biti složeniji i skuplji. Stoga proizvođači automobila nastoje imati samo par takvih mehanizama po kotaču.

Kada automobilu treba zamjena poluge

Ovaj element može pokvariti u svakom trenutku, stoga, kako biste izbjegli probleme na cesti, trebali biste redovito dijagnosticirati navedeni dio radi servisiranja. Na sreću, istrošenost možete odrediti sami. Štaviše, sav posao vam neće oduzeti ni pet minuta. Da biste saznali da li prednja ovjesna ruka radi ili ne, trebate postaviti ručicu s kugličnim zglobom tako da trn središnjeg dijela dođe u kontakt sa krajem šarke. Nakon toga treba umetnuti instalacijske prste u vanjske i srednje rupe. Ako se ovo uradi bez napora, prednja komandna ruka je u dobrom stanju. Ako prsti uđu u rupu samo na silu, to znači da je dio deformisan i da se mora zamijeniti. Možete ići drugim putem - popraviti stari. U tom slučaju se kupuje komplet za popravak sa svim potrebnim dijelovima i provodi se proces popravke.

Koliko košta ruka prednjeg ovjesa automobila?

Cijena ovog uređaja direktno ovisi o marki automobila. Dakle, prednja ruka ovjesa VAZ-a "devete" i "desete" porodice košta oko šest stotina rubalja. Za uvezeni Renault isti dio koštat će najmanje 3 hiljade rubalja.

On ovu lekciju, čija je tema „Jednostavni mehanizmi“, govorit ćemo o mehanizmima koji nam pomažu u radu. Na gradilištima, u proizvodnji, na odmoru - svuda nam je potrebna pomoć. Ovi pomagači su poluge. Danas ćemo razgovarati o njima, a također ćemo riješiti problem i analizirati neke od njih jednostavni primjeri iz života.

U ovoj lekciji ćemo govoriti o jednostavnim mehanizmima.

Jednostavni mehanizmi- To su uređaji uz pomoć kojih se rad obavlja samo zbog mehaničke energije. Okruženi smo uređajima koji rade na električnu energiju (vidi sliku 1), koristeći energiju sagorevanja goriva, ali to nije uvek bio slučaj.

Rice. 1. Kuhalo za vodu na struju

Ranije su se svi radovi mogli obavljati virtualno rukama, ili uz pomoć životinja, zbog vjetra ili protoka vode (mlin), odnosno mehaničke energije (vidi sl. 2).

Rice. 2. Staro jednostavnim mehanizmima

A jednostavni mehanizmi pomažu u tome, olakšavaju rad.

Naše ovlasti su ograničene i to je problem. Na primjer, ne možemo podići i premjestiti tonu cigli s jednog mjesta na drugo u isto vrijeme. Ali možemo provesti više vremena, hodati veću udaljenost naprijed-nazad i nositi cigle po četiri, ili onoliko koliko možemo ponijeti. Šta je sa vijkom koji treba zašrafiti u drvo? Ne možemo to zašrafiti golim rukama. Takođe ga je nemoguće ušrafiti komad po komad, kao brdo cigli ciglu po ciglu. Morate koristiti mehanizam, odvijač. Kod njega moramo zavrnuti vijak nekoliko okretaja tako da uđe u drvo barem centimetar. Ali to je neuporedivo lakše nego ručno.

Razmotrimo tako jednostavan mehanizam kao što je, na primjer, lopata. Naravno, to olakšava posao, mnogo je lakše kopati s njim nego rukama. Zabili smo lopatu u zemlju. Da biste podigli grudvu zemlje, morate pritisnuti reznicu. Gdje ćete pritisnuti da bude lakše? Iskustvo sugerira da trebate pritisnuti, odnosno primijeniti silu, bliže kraju ručke (vidi sliku 3).

Rice. 3. Odabir tačke primjene sile

Pokušajte primijeniti silu bliže oštrici lopate; podizanje grude zemlje će postati mnogo teže. Ako primijenite istu silu, više nećete moći ništa podići. Zbog toga se lopate s kratkom drškom, kao što su saperske lopate, prave sa malom oštricom: još uvijek ne možete podići puno zemlje kratkom drškom.

Lopata je poluga. Poluga je čvrsto tijelo koje ima fiksnu os rotacije (najčešće je uporište ili tačka ovjesa). Na njega djeluju sile koje ga nastoje rotirati oko njegove ose rotacije. Za lopatu, os rotacije je uporište na gornjoj ivici rupe (vidi sliku 4).

Rice. 4. Osa rotacije lopate

Grudva zemlje koju podignemo djeluje na oštricu lopate s određenom silom, a naše ruke djeluju na dršku sa manjom silom (vidi sliku 5).

Rice. 5. Djelovanje snaga

Pogledajmo još jedan primjer: svi su se vozili na ljuljašci (vidi sliku 6).

Rice. 6. Zamah ravnoteže

Ovo je također poluga: postoji fiksna os rotacije oko koje se ljuljaška rotira pod utjecajem dječije gravitacije.

Da biste nadjačali svog prijatelja koji sjedi na suprotnom sjedištu i podigli ga, sjesti ćete na sam rub ljuljačke. Ako sjedite bliže osloncu ljuljačke, možda ga nećete moći nadmašiti. Zatim morate na svoje mjesto staviti nekoga odraslog i teškog (vidi sliku 7).

Rice. 7. Primijenjena sila mora biti veća nego na rubu

U ovoj tački primene sile potrebna je veća sila nego kada je sila primenjena na ivicu klackalice (vidi sliku 8).

Rice. 8. Primjena snaga

Kao što ste već primijetili, što dalje od tačke uporišta primjenjujemo silu, to je manje sile potrebno za obavljanje istog posla. Štaviše, potrebna je sila onoliko puta manja koliko je poluga. Ruka poluge- ovo je rastojanje od tačke oslonca ili suspenzije poluge do tačke primene sile (vidi sliku 9).

Rice. 9. Poluga i snaga

Primijenit ćemo sile okomite na polugu.

Smjer sile koja djeluje na polugu

U kom pravcu ćete pritisnuti lopatu da podignete tlo? Primijenit ćete silu na lopatu tako da se omota oko tačke oslonca, odnosno okomito na dršku (vidi sliku 10).

Ako radite uz dršku, ona neće podići zemlju, osim ako lopatu ne izvučete iz zemlje ili je zabijete dublje. Ako pritisnete ručku pod uglom, sila se može zamisliti kao zbir dvije sile: pritiskate okomito na ručku i istovremeno gurate ili vučete duž ručke (vidi sliku 11).

Rice. 11. Djelovanje sile duž ručke

Samo okomita komponenta će rotirati lopatu.

Dakle, imamo polugu i dvije sile koje djeluju na nju: težinu tereta i silu koju primjenjujemo da podignemo ovaj teret. Otkrili smo da što je veći krak poluge, manja je sila potrebna za balansiranje poluge. Štaviše, što je veća poluga, to je sila manja. Matematički, ovo se može napisati kao proporcija:

Nije bitno da li se sile primjenjuju na suprotnim stranama uporišta ili na istoj strani. U prvom slučaju, poluga se zvala poluga prve vrste (vidi sliku 12), au drugom - poluga druge vrste (vidi sliku 13).

Rice. 12. Poluga prve vrste

Rice. 13. Poluga drugog tipa

Rad sa lopatom

Pogledali smo kako nam lopata omogućava lakše kopanje. Naslanja se na rub formirane rupe u tlu, to će biti os njegove rotacije. Težina zemlje se primjenjuje na kratak krak poluge, a na dugi krak poluge rukama primjenjujemo silu (vidi sl. 14).

Rice. 14. Primjena sile na lopatu

Štaviše, bez obzira koliko puta se krakovi poluge razlikuju, sile koje se primjenjuju na ove krakove razlikuju se za isti iznos.

Dakle, podigli smo grumen zemlje, ali onda treba da uzmemo lopatu sa obe ruke, da je podignemo do kraja i pomerimo zemlju. Gdje hvatamo dršku lopate svojom drugom rukom? Sve je jednostavno kada već znamo princip rada poluge. Druga ruka će postati novi oslonac za polugu. Mora se postaviti tako da opet daje dobitak u snazi, opet mora podijeliti polugu na kratki i dugi krak. Stoga ćemo lopatu uzeti što bliže oštrici lopate. Pokušajte podići lopatu držeći rub objema rukama – možda nećete uspjeti ni s praznom lopatom.

Princip rada poluge se vrlo često koristi. Na primjer, kliješta su poluga prve vrste (vidi sliku 15). Na ručke kliješta djelujemo silom, a kliješta djeluju na komad žice, cijevi ili matice silom mnogo većom po modulu od . Koliko puta više, koliko puta više:

Rice. 15. Primjer poluge prve vrste

Druga poluga je otvarač za konzerve, samo što su sada tačke primjene na jednoj strani uporišta O. I opet primjenjujemo silu na dršku, a oštrica otvarača djeluje na limenku konzerve s mnogo većom silom u veličini (vidi Slika 16).

Rice. 16. Primjer poluge druge klase

Koliko puta više od ? Isti iznos, koliko puta veći od:

Dobitak u snazi ​​može biti ogroman; ograničeni smo samo dužinom poluge i njenom snagom.

Izračunajmo koliko duga mora biti poluga da uz nju krhka djevojka teška 50 kg može podići automobil težak 1500 kg pritiskom na polugu svom težinom. Uporište poluge ćemo postaviti tako da kratak krak poluge bude jednak 1 m (vidi sliku 17).

Rice. 17. Crtež za problem

Problem opisuje polugu (vidi sliku 18).

Rice. 18. Uslov zadatka 1

Znamo koliko puta poluga postiže povećanje snage:

Sile se primjenjuju na suprotnim stranama oslonca poluge, tako da dva kraka poluge zbrajaju njenu dužinu:

Matematički smo opisali proces specificiran u uslovu. U našem slučaju, sila koja djeluje na rame je težina automobila, a sila koja djeluje na rame je težina djevojčice.

Sada ostaje samo riješiti jednadžbe i pronaći odgovor.

Od prvog hajde da nađemo jednačine Veća sila se primjenjuje na manji krak poluge, što znači da je ovo kratak krak, jednak 1 m.

Dužina poluge je:

Odgovor: 31 m.

Kako lopata kopa sama?

Prilikom razmatranja primjera nismo uzeli u obzir silu gravitacije koja djeluje na polugu.

Zamislite da smo plitko zabili lopatu u zemlju. Ako je lopata dovoljno teška, moći će podići malu masu zemlje bez naše pomoći, nećemo ni morati primijeniti nikakvu silu na dršku. Lopata će se rotirati oko ose rotacije pod uticajem gravitacije koja deluje na dršku lopate (vidi sliku 19).

Rice. 19. Rotiranje lopate oko svoje ose

Međutim, najčešće je težina poluge zanemarljiva u odnosu na sile koje na nju djeluju, pa u našem modelu polugu smatramo bestežinskom.

Na primjeru djevojčice i auta vidjeli smo da uz pomoć poluge možemo obaviti posao koji nikada ne bismo obavili bez poluge. Uz pomoć poluge bilo bi moguće pomerati čak i Zemlju, kao što je Arhimed govorio (vidi sliku 20).

Rice. 20. Arhimedova hipoteza

Problem je u tome što nema na šta da se osloni poluga, nema odgovarajuće tačke oslonca. I vi, naravno, možete zamisliti koliko takva poluga mora biti nezamislivo duga, jer masa Zemlje iznosi 5974 milijarde milijardi tona.

Sve radi predobro: možemo gotovo neograničeno smanjiti silu potrebnu za obavljanje posla. Mora postojati kvaka, inače bi s polugom naše mogućnosti bile neograničene. u čemu je kvaka?

Koristeći polugu, primjenjujemo manje sile, ali u isto vrijeme činimo više pokreta (vidi sliku 21).

Rice. 21. Kretanje se povećava

Pomaknuli smo dršku lopate na dohvat ruke, ali smo podigli tlo samo nekoliko centimetara. Arhimed, da je konačno našao uporište, u čitavom svom životu ne bi imao vremena da okrene polugu kako bi pomerio Zemlju. Što manje sile primjenjujemo, to ćemo više pokreta. A proizvod sile i pomaka, odnosno rada, ostaje konstantan. Odnosno, poluga daje dobitak u snazi, ali gubitak u kretanju, ili obrnuto.

Poluge koje se koriste u rikverc

Poluge se ne koriste uvijek za obavljanje posla uz manje sile. Ponekad je važno dobiti potez, čak i ako to znači korištenje više sile. To je ono što ribar radi kada treba izvući ribu i premjestiti je na veliku udaljenost. U isto vrijeme, on koristi štap za pecanje kao polugu, primjenjujući silu na njenu kratku ruku (vidi sliku 22).

Rice. 22. Korištenje štapa za pecanje

Naša ruka je takođe poluga. Mišići ruku se skupljaju i ruka se savija u laktu. Istovremeno, može podići neku vrstu tereta i raditi. U tom slučaju mišići i opterećenja djeluju na kosti podlaktice s određenim silama (vidi sliku 23).

Rice. 23. Naša ruka je poluga

Osa rotacije podlaktice je zglob lakta. Cijeli naš mišićno-koštani sistem sastoji se od takvih poluga. A sam pojam "ruka poluge" nazvan je po analogiji s ramenom jedne od poluga u našem tijelu - rukom.

Mišići su konstruisani tako da se pri kontrakciji ne mogu skratiti za pola metra koliko nam je potrebno da podignemo, na primer, šoljicu čaja. Treba pobjeđivati ​​u pokretu, tako da se mišići pričvršćuju bliže zglobu, za manji krak poluge. U tom slučaju morate primijeniti više sile, ali to nije problem za mišiće.

Poluga nije jedini jednostavan mehanizam koji nam olakšava obavljanje posla.

Koji jednostavan mehanizam koristite kada se popnete na prvi sprat? Možete skočiti do prozora, ako je moguće, i jednostavno se popeti u sobu. Navikli smo da radimo isti posao premeštanja kući mnogo sigurnije i lakše - penjući se stepenicama. Ovako to radimo duži put, ali primjenjujemo manje sile na sebe. Ako napravimo dugačke, blage stepenice, popeti će se još lakše, hodat ćemo gotovo kao po ravnoj površini, ali ćemo morati prijeći veću udaljenost (vidi sliku 24).

Rice. 24. Ravno stepenište

Kosa ravan je jednostavan mehanizam. Uvek je lakše ne podići nešto teško, nego povući nizbrdo.

Pogledajmo kako sjekira cijepa drvo. Njegovo sječivo se naoštrava i širi bliže bazi, a što je klin sjekire dublje zabijen u drvo, to se širi šire i na kraju rascjepljuje (vidi sl. 25).

Rice. 25. Cepanje drva

Princip rada klina je isti kao i kod kosih ravni. Da biste pomaknuli komade drveta jedan centimetar jedan od drugog, trebalo bi da ga primenite ogromna snaga. Dovoljno je primijeniti manje sile na klin, međutim, morat ćete napraviti veći pokret dublje u drvo.

Vijci rade na istom principu nagnute ravni. Pogledajmo bliže vijak: žljeb duž vijka je nagnuta ravan, samo omotana oko osovine vijka (vidi sliku 26).

Rice. 26. Kosa ravan vijka

A mi također bez napora zabijamo vijak do dubine koja nam je potrebna. U isto vrijeme, kao i obično, gubimo u pomicanju: potrebno je napraviti mnogo okreta vijka da biste ga zabili za nekoliko centimetara. U svakom slučaju, bolje je nego rastaviti drvo i staviti šraf unutra.

Kada šrafcigerom uvrnemo šraf, još više olakšavamo svoj rad: odvijač je poluga. Pogledajte: sila kojom vijak djeluje na vrh odvijača primjenjuje se na manji krak poluge, a svojom rukom djelujemo na veći krak (vidi sl. 27).

Rice. 27. Princip rada odvijača

Drška odvijača je deblja od oštrice. Da šrafciger ima ručke poput vadičepa, dobitak na snazi ​​bio bi još veći.

Toliko često koristimo jednostavne mehanizme da to i ne primjećujemo. Uzmimo obična vrata. Možete li navesti tri slučaja korištenja jednostavnog mehanizma u radu vrata?

Obratite pažnju na to gde je ručka. Uvek se nalazi na ivici vrata, dalje od šarki (vidi sl. 28).

Rice. 28. Položaj ručke na vratima

Pokušajte otvoriti ili zatvoriti vrata gurajući ih blizu šarki, bit će teško. Vrata su poluga, a da bi imali što manju silu za otvaranje vrata, krak te sile mora biti što veći.

Pogledajmo bliže samu ručku. Da je u pitanju gola osovina, bilo bi teško otvoriti vrata. Ručka povećava ruku na koju je sila primijenjena, a mi, primjenom manje sile, otvaramo vrata (vidi sliku 29).

Rice. 29. Kvaka za vrata

Pogledajmo pobliže oblik ključa. Mislim da možete odgovoriti zašto se prave sa širokim glavama. Zašto šarke na kojima se drže vrata nisu postavljene jedna do druge, već otprilike na četvrtini visine od ivica vrata? Sjetite se kako smo uzeli lopatu kada smo je podigli - isti princip je ovdje. Takođe možete obratiti pažnju na jezičak brave izrezan pod uglom, na zavrtnje kojima su vrata pričvršćena na šarke (vidi sl. 30).

Rice. 30. Šarke za vrata

Kao što vidite, jednostavni mehanizmi su u osnovi svih vrsta uređaja - od vrata i sjekire do dizalice. Koristimo ih nesvjesno kada biramo, na primjer, gdje da zgrabimo granu da je nagnemo. Prilikom stvaranja čovjeka, sama priroda je koristila jednostavne mehanizme kada je stvorila naš mišićno-koštani sistem ili zube njihovog klinastog oblika. A ako obratite pažnju, primijetit ćete još mnogo primjera kako jednostavni mehanizmi to olakšavaju mehanički rad, a možete ih koristiti još efikasnije.

Ovim je naša lekcija završena, hvala na pažnji!

Bibliografija

1. Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Fizika: Referentna knjiga sa primjerima rješavanja problema. - 2. izdanje, revizija. - X.: Vesta: Izdavačka kuća Ranok, 2005. - 464 str.
2. Peryshkin A.V. Fizika: Udžbenik 7. razred. - M.: 2006. - 192 str.

1. Virtuallab.by ().
2. School.xvatit.com ().
3. Lena24.rf ().
4. Fizika.ru ().

Zadaća

1. Šta je poluga? Dajte definiciju.
2. Koje primjere poluga znate?
3. Dužina manjeg kraka poluge je 5 cm, većeg 30 cm.Na manji krak djeluje sila od 12 N. Kojom silom treba primijeniti veći krak da bi se poluga izbalansirala?

Kada morate podići težak teret, na primjer, veliku stenu u polju, često radite ovo: gurnite jak štap s jednim krajem ispod gromade, stavite mali kamen, balvan ili nešto drugo blizu ovog kraja za potporu, i stavite ruku na drugi kraj štapa. Ako je gromada preteška, onda je na ovaj način moguće podići sa svog mjesta.

Tako jak štap koji može da se okreće oko jedne tačke naziva se „poluga“, a tačka oko koje se poluga rotira je njena „tačka uporišta“. Također moramo zapamtiti da se udaljenost od ruke (općenito, od točke na kojoj se primjenjuje sila) do uporišta naziva „ruka poluge“; naziva se i udaljenost od mjesta gdje kamen pritiska polugu do uporišta. Svaka poluga stoga ima dva kraka. Potrebni su nam ovi nazivi dijelova poluge kako bismo lakše opisali njegovo djelovanje.

Nije teško testirati rad poluge: bilo koji štap možete pretvoriti u polugu i pokušati njime srušiti barem hrpu knjiga, podupirući svoju polugu istom knjigom. U takvim eksperimentima primijetit ćete da što je duže rame na koje pritiskate rukom u odnosu na drugo rame, lakše je podići teret. Možete izbalansirati veliko opterećenje na poluzi sa malom silom samo kada djelujete na dovoljno dugačku ruku poluge - dugačku u odnosu na drugu ruku. Kakav bi trebao biti odnos između vaše snage, veličine tereta i krakova poluge kako bi vaša snaga izbalansirala opterećenje? Omjer je sljedeći: vaša sila bi trebala biti onoliko puta manja od opterećenja koliko je kratka ruka manja od dugačke.

Dajemo primjer. Pretpostavimo da trebate podići kamen težak 180 kg; kratak krak poluge je 15 cm, a dugi krak 90 cm.Sila kojom morate pritisnuti kraj poluge će biti označena slovom x. Tada mora postojati proporcija:

X: 180= 15: 90.

To znači da morate pritisnuti na dugačko rame sa silom od 30 kg.

Drugi primjer: možete se osloniti na kraj dugačkog kraka poluge sa silom od samo 15 kg. Koji je najveći teret koji možete podići ako je duga ruka 64 cm, a kratka 28 cm?

Označavajući nepoznato opterećenje sa x, stvaramo proporciju:

15: X= 28: 84,

To znači da sa ovom polugom ne možete podići više od 45 kg.

Na sličan način možete izračunati dužinu kraka poluge ako je nepoznata. Na primjer, sila od 10 kg balansira opterećenje od 150 kg na poluzi. Kolika je dužina kratkog kraka ove poluge ako je njen dugi krak 105 cm?

Označavajući dužinu kratke ruke slovom x, stvaramo proporciju:

10: 150 = x: 105,

Kratka ruka je 7 cm.

Vrsta poluge koja je razmatrana naziva se poluga prve vrste. Postoji i poluga druge vrste, sa kojom ćemo se sada upoznati.

Pretpostavimo da trebate podići veliku gredu (slika 14). Ako je pretežak za vašu snagu, onda stavite jak štap ispod grede, naslonite njegov kraj na pod, a drugi kraj povucite prema gore. U ovom slučaju, štap je poluga; njegova tačka oslonca je na samom kraju; vaša sila deluje na drugom kraju; ali opterećenje pritiska polugu ne na drugoj strani uporišta, već na istoj strani na kojoj se primjenjuje vaša sila. Drugim riječima, krakovi poluge su u ovom slučaju: dugi - cijelom dužinom poluge i kratki - dio nje uvučen ispod grede. Uporište nije između sila, već izvan njih. To je razlika između poluge 2. klase i poluge 1. klase, kod kojih se opterećenje i sila nalaze na suprotnim stranama uporišta.

Rice. 14. Poluge 1. i 2. vrste: opterećenje i sila nalaze se na suprotnim stranama uporišta

Uprkos ovoj razlici, odnos sila i ramena na poluzi 2. vrste je isti kao i na poluzi 1. vrste: sila i opterećenje su obrnuto proporcionalni dužinama ruku. U našem slučaju, ako je za direktno podizanje vrata potrebno npr. 27 kg, a dužine ramena su 18 cm i 162 cm, tada je sila X, s kojim morate djelovati na kraj poluge određuje se iz proporcije

Povratak