Лост за съобщения в технологиите, ежедневието и природата. Презентация по физика на тема: Лостове в бита и живата природа (7 клас)
Лостове в бита и техниката
Лостовете са широко използвани в ежедневието. Много по-трудно бихте отворили здраво завинтен кран за вода, ако той нямаше 3-5 см ръкохватка, която е малък, но много ефективен лост. Същото важи и за гаечен ключ, който използвате за разхлабване или затягане на болт или гайка. Колкото по-дълъг е ключът, толкова по-лесно ще развиете тази гайка или обратното, толкова по-здраво можете да я затегнете. При работа с особено големи и тежки болтове и гайки, например при ремонт на различни механизми, автомобили, машини, използвайте гаечни ключовес дръжка до метър.
Друг ярък примерлост навътре Ежедневието- най-обикновена врата. Опитайте да отворите вратата, като я натиснете близо до пантите. Вратата ще се поддаде много трудно. Но колкото по-далеч от панти за вратище бъде локализирана точката на прилагане на силата, толкова по-лесно ще ви бъде да отворите вратата.
Естествено, лостовете също са повсеместни в технологиите. Най-очевидният пример е лостът за смяна на скоростите в автомобил. Късото рамо на лоста е частта, която виждате в кабината. Дългото рамо на лоста е скрито под дъното на автомобила и е приблизително два пъти по-дълго от късото. Когато преместите лоста от едно положение в друго, дълго рамо в скоростната кутия премества съответните механизми. Тук също можете много ясно да видите как дължината на рамото на лоста, обхватът на неговия ход и силата, необходима за преместването му, са свързани помежду си.
 |
Лостове могат да бъдат намерени на строителна площадка: багер, кран, количка, лост.
Пример за лост, който дава печалба в силата, са ножици за хартия, резачки за тел, ножици за рязане на метал и лопата.
Лостове различни видовеналични на много машини: дръжка шевна машина, велосипедни педали или ръчна спирачка, клавиши на пиано са примери за лостове. Везната също е пример за лост.
Пример за лост, който води до загуба на сила, е греблото. Това е необходимо, за да спечелите дистанция. Колкото по-дълга е частта от греблото, която се спуска във водата, толкова по-голям е нейният радиус на въртене и скорост на движение.
Така можем да видим, че лостовият механизъм е широко разпространен както в нашето ежедневие, така и в различни механизми.
Имаме право да кажем без преувеличение, че всеки човек е много по-силен от себе си, тоест, че нашите мускули развиват сила, много по-голяма от тази, която се проявява в нашите действия.
Препоръчително ли е такова устройство? На пръв поглед не изглежда - тук виждаме загуба на сила, невъзнаградена с нищо. Нека обаче си припомним старото „ златно правило» механика: Това, което се губи в сила, се печели в движение. Тук се получава увеличаването на скоростта: ръцете ни се движат 8 пъти по-бързо от мускулите, които ги контролират. Методът на закрепване на мускулите, който виждаме при животните, осигурява на крайниците гъвкавост на движението, което е по-важно в борбата за съществуване от силата. Бихме били изключително бавни същества, ако нашите ръце и крака не бяха проектирани според този принцип.
Лостове в техниката, бита и природата.
Правилото на ливъриджа (или правилото на моментите) е в основата на действието на различни видове инструменти и устройства, използвани в технологиите и ежедневието, където се изисква печалба в сила или пътуване.
Имаме печалба в сила при работа с ножица. ножици - това е лост(Фигура 1), чиято ос на въртене се осъществява чрез винт, свързващ двете половини на ножицата. Действащата сила F1 е мускулната сила на ръката на човека, хващащ ножицата. Силата на реакция F2 е съпротивителната сила на материала, който се реже с ножица. В зависимост от предназначението на ножиците техният дизайн варира. Офис ножиците, предназначени за рязане на хартия, имат дълги остриета и дръжки с почти еднаква дължина. Не е необходимо рязане на хартия голяма сила, а с дълго острие е по-удобно да се реже по права линия.
Ножици за рязане ламарина (Фигура 2) имат много по-дълги дръжки от остриетата, тъй като съпротивителната сила на метала е голяма и за да се балансира, рамото на действащата сила трябва да бъде значително увеличено. Разликата между дължината на дръжките и разстоянието на режещата част от оста на въртене е още по-голяма резачки за тел(Фигура 3), предназначена за рязане на тел.
Много машини имат различни видове лостове. Дръжката на шевната машина, педалите или ръчната спирачка на велосипеда, педалите на колата и трактора и клавишите на пианото са примери за лостове, използвани в тези машини и инструменти.
Примери за използване на лостове са дръжките на менгемета и работни маси, лостът бормашинаи т.н.
Действието на лостовите везни се основава на принципа на лоста (Фигура 4). Тренировъчните скали, показани на фигура 5, които вече знаете от параграфа „Маса“, действат като равнораменен лост. В десетичните везни (Фигура 6) рамото, на което е окачена чашата с тежести, е 10 пъти по-дълго от рамото, носещо товара. Това прави претеглянето на големи товари много по-лесно. Когато претегляте товар на десетична скала, трябва да умножите масата на тежестите по 10.
Устройството на везни за претегляне на товарни вагони на автомобили също се основава на правилото за ливъридж.
Лостове също се намират в различни частитела на животни и хора. Това са например ръцете, краката, челюстите. Много лостове могат да бъдат намерени в тялото на насекомите (като прочетете книга за насекомите и структурата на телата им), птиците и в структурата на растенията.
Прилагане на закона за равновесие на лост към блок.
БлокирайтеПредставлява колело с жлеб, монтирано в държач. През жлеба на блока се прекарва въже, кабел или верига.
Фиксиран блок Това е блок, чиято ос е фиксирана и не се издига или пада при повдигане на товари (Фигура 7).
Фиксиран блок може да се разглежда като лост с равно рамо, в който рамената на силите са равни на радиуса на колелото (фиг.): OA = OB = r. Такъв блок не осигурява печалба в сила. (F1 = F2), но ви позволява да промените посоката на силата.
Подвижен блок - това е блок. чиято ос се издига и пада заедно с товара (Фигура 8). Фигурата показва съответстващия му лост: O е опорната точка на лоста, OA е рамото на силата P и OB е рамото на силата F. Тъй като рамото OB е 2 пъти по-голямо от рамото OA, силата F е 2 пъти по-малка отколкото сила P:
F = P/2.
По този начин, подвижният блок дава 2-кратно увеличение на силата.
Това може да се докаже с помощта на понятието момент на сила. Когато блокът е в равновесие, моментите на сила F и P са равни един на друг. Но рамото на сила F е 2 пъти по-голямо от рамото на сила P, тогава самата сила F е 2 пъти по-малка от силата P.
Обикновено в практиката се използва комбинация от неподвижен блок и подвижен (Фигура 9). Фиксираният блок се използва само за удобство. Не дава печалба в сила, но променя посоката на силата, например ви позволява да повдигнете товар, докато стоите на земята.
Лостът е един от най-разпространените и прости типовемеханизми в света, присъстващи както в природата, така и в създадения от човека свят.
Човешкото тяло е като лост
Например, скелетът и опорно-двигателният апарат на човек или всяко животно се състои от десетки и стотици лостове. Нека да разгледаме лакътната става. Радиусът и раменната кост са свързани заедно с хрущял, а бицепсите и трицепсите също са прикрепени към тях. Така получаваме най-простия механизъм на лоста.
Ако държите дъмбел от 3 кг в ръката си, каква сила развива мускулът ви? Съединението на костта и мускула е разделено от кост в съотношение 1 към 8, следователно мускулът развива сила от 24 кг! Оказва се, че сме по-силни от себе си. Но лостовата система на нашия скелет не ни позволява да използваме напълно силата си.
Ярък пример е повече успешно приложениеПолзите от лостовете в мускулно-скелетната система на тялото са обратни задни колена при много животни (всички видове котки, коне и др.).
Техните кости са по-дълги от нашите, а специалната структура на задните им крака им позволява да използват силата на мускулите си много по-ефективно. Да, несъмнено техните мускули са много по-силни от нашите, но теглото им е с порядък по-голямо.
Средният кон тежи около 450 кг и може лесно да скочи на височина от около два метра. Вие и аз, за да направим такъв скок, трябва да сме майстори на спорта по високи скокове, въпреки че тежим 8-9 пъти по-малко от кон.
Тъй като си спомнихме за високи скокове, нека разгледаме вариантите за използване на лоста, които са измислени от човека. Висок свод много ясен пример.
С помощта на лост с дължина около три метра (прътът за високи скокове е дълъг около пет метра, следователно дългото рамо на лоста, започващо от сгъването на пръта в момента на скока, е около три метра) и правилното прилагайки сила, спортистът се издига на главозамайваща височина до шест метра.
Лост в ежедневието
Лостовете също са често срещани в ежедневието. Много по-трудно бихте отворили здраво завинтен кран за вода, ако той нямаше 3-5 см ръкохватка, която е малък, но много ефективен лост.
Същото важи и за гаечен ключ, който използвате за разхлабване или затягане на болт или гайка. Колкото по-дълъг е ключът, толкова по-лесно ще развиете тази гайка или обратното, толкова по-здраво можете да я затегнете.
При работа с особено големи и тежки болтове и гайки, например при ремонт на различни механизми, автомобили, металорежещи машини, използвайте гаечни ключове с дръжка до метър.
Друг ярък пример за лост в ежедневието е най-обикновената врата. Опитайте да отворите вратата, като я натиснете близо до пантите. Вратата ще се поддаде много трудно. Но колкото по-далеч от пантите на вратата е точката на прилагане на силата, толкова по-лесно ще ви бъде да отворите вратата.
Лостове в техниката
Естествено, лостовете също са повсеместни в технологиите. Най-очевидният примерскоростен лост в кола. Късото рамо на лоста е частта, която виждате в кабината.
Дългото рамо на лоста е скрито под дъното на автомобила и е приблизително два пъти по-дълго от късото. Когато преместите лоста от едно положение в друго, дълго рамо в скоростната кутия премества съответните механизми.
Тук също можете много ясно да видите как дължината на рамото на лоста, обхватът на неговия ход и силата, необходима за преместването му, са свързани помежду си.
Например, в спортните автомобили, за по-бърза смяна на предавките, лостът обикновено е монтиран къс и обхватът му на движение също е малък.
В този случай обаче водачът трябва да положи повече усилия за смяна на предавката. Напротив, при тежките превозни средства, където самите механизми са по-тежки, лостът е направен по-дълъг и обхватът му на движение също е по-дълъг, отколкото в лек автомобил.
Така можем да се убедим, че лостовият механизъм е много разпространен както в природата, така и в нашето ежедневие, и то в различни механизми.
Нуждаете се от помощ с обучението си?
Предишна тема: Силов момент: правило и приложениеСледваща тема: Приложение на закона за равновесие на лост към блок: златното правило на механиката
- 1. Лостове в техниката, бита и природата. От незапомнени времена хората са използвали различни устройства за извършване на механична работа. Използване на лостове 3 хиляди. преди години при строежа на Хеопсовата пирамида в Древен Египет плочи с тегло 2,5 тона са преместени и издигнати на височина до 147 метра. Простите механизми са устройства, използвани за преобразуване на сила. Простите механизми включват: лост и неговите разновидности - блок, порта; наклонена равнина и нейните разновидности - клин, винт. В повечето случаи се използват прости механизми за получаване на печалба в сила, т.е. д.увеличете няколко пъти силата, действаща върху тялото.
- 2. Блокът е един от видовете лост. В ежедневието се използва като фиксиран блок, който променя посоката на силата, например за повдигане на тежести на височина; така и подвижен блок, за да се получи печалба в сила.
- 3. Лост Лостът е твърдо тяло, което може да се върти около неподвижна опора. Най-късото разстояние между опорната точка и правата линия, по която силата действа върху лоста, се нарича рамо на силата. Лостът е в равновесие, когато силите, действащи върху него, са обратно пропорционални на рамената на тези сили. Правилото за ливъридж е установено от Архимед около 287-212 г. пр.н.е д. От това правило следва, че по-малка сила може да балансира по-голяма сила с помощта на лост. В този случай рамото с по-малка якост трябва да е по-дълго от рамото с по-голяма якост.
- 4. Лост в технологията, природата, ежедневието Правилото на лоста е в основата на действието на различни видове устройства и инструменти, използвани в технологиите и ежедневието, където се изисква печалба в сила или начин. Пример за това са ножици, резачки за тел, ножици за рязане на метал Много машини имат различни видове лостове: дръжката на шевната машина, педалите или ръчната спирачка на велосипеда, клавишите на пианото - всичко това са примери за лостове. Везните също са пример за лост. Лостовете се намират и в различни части на тялото на животните и хората. Това са крайници, челюсти. Много лостове могат да бъдат идентифицирани в тялото на насекомите, птиците и структурата на растенията.
- 5. Историческа справкаВеликият математик, механик и инженер на древността Архимед е роден през 287 г. пр.н.е. д. (вероятно) в Сиракуза, богат търговски град в Сицилия. Баща му е астрономът Фидий, който от детството си възпитава любовта към математиката, механиката и астрономията. Още приживе на Архимед около името му се създават легенди, причината за които са неговите невероятни изобретения, оказали зашеметяващ ефект върху неговите съвременници. Има добре известна история за това как Архимед е успял да определи дали короната на цар Нерон е направена от чисто злато или бижутерът е смесил значително количество сребро в нея. Специфично теглозлатото беше известно, но трудността беше да се определи точно обемът на короната: все пак тя имаше неправилна форма! Архимед непрекъснато обмисля този проблем. Един ден той се къпеше и тогава му хрумна гениална идея: като потопите короната във вода, можете да определите нейния обем, като измерите обема на водата, изместена от нея.
- 6. Легенда. Друга легенда разказва, че луксозният кораб Syrokosia, построен от Хиперон като подарък на египетския цар Птолемей, не е могъл да бъде пуснат на вода чрез система от блокове (подемник), с помощта на които е успял да извърши тази работа. едно движение на ръката му. Този инцидент или размишленията на Архимед върху принципа на лоста послужиха като причина за него крилати думи: „Дайте ми опорна точка и аз ще преместя Земята.“ Архимед стана известен и с други механични конструкции. Безкрайният или Архимедов винт, изобретен от него за извличане на вода, все още се използва в Египет. Архимед построява планетариум или „небесна сфера“, по време на движението на която е възможно да се наблюдава движението на петте планети, изгрева на Слънцето и Луната, фазите и затъмненията на Луната и изчезването на двете тела отвъд хоризонта. Идеите на Архимед изпреварват времето си с почти две хилядолетия.
- 7. Силов момент. Произведението на модула на силата, въртяща тялото и рамото му, се нарича момент на сила. M=F*l Единицата за измерване на момент на сила е 1 нютон*метър. Оттук можем да формулираме друго правило за равновесието на лоста: лостът е в равновесие под действието на две сили, ако моментът на силата, която го върти по посока на часовниковата стрелка, е равен на момента на силата, която го върти обратно на часовниковата стрелка. Това правило се нарича правило на моментите. Моментът на силата характеризира действието на сила и показва, че тя зависи едновременно както от модула на силата, така и от нейния лост. Наистина, колкото по-лесно е да завъртите вратата, толкова по-далеч от оста на въртене се прилага силата, действаща върху нея; Колкото по-лесно е да вдигнете кофа от кладенеца, толкова по-дълга е дръжката на портата и т.н.
- 8. Момент на сила По-лесно е да носите товар, когато моментът на сила е най-малък, тоест при същия товар, с по-малко рамо, моментът на сила ще бъде по-малък. По-лесно е първото момче да носи товара.1 2
- 9. Лостови везни Действието на лостовите везни се основава на принципа на лостовите: а) автомобилни, б) учебни, в) медицински, г) магазинни г
- 10. Правилото на лоста в ежедневието. Ножицата е лост, чиято ос на въртене минава през винт, свързващ двете половини на ножицата. F1 е мускулната сила на ръката на човека, който стиска ножицата. Противодействащата сила F2 е съпротивителната сила на материала, който ножицата реже, в зависимост от предназначението на ножицата, тя е различна: а) за рязане на материал дръжките са по-къси от остриетата, б) за рязане на метал, дръжките са по-дълги от остриетата, тъй като съпротивлението на метала е по-голямо, в) При ножовете за тел има още по-голяма разлика между дължината на дръжките и режещата част, предназначена за рязане на тел.abv
- 11. Печалба в сила Използвайки правилото за лоста, работникът носи по-голям товар на количка, отколкото би го носел в ръцете си.
- 12. Лостове в природата Лостовете се намират в различни части на тялото на животните и човека: а) човешката ръка, свита в лакътя под прав ъгъл, държи топката, в този случай мускулната сила е равна на теглото на топката. , лакътят е опората, радиусът е рамото на лоста; б) човек натиска педала с крак, в зависимост от позицията на крака върху педала, т.е. Опорните точки могат да се натискат върху педала с различна сила.
„Мога да обърна Земята с лост, просто ми дайте опорна точка“
Архимед
Рамо на лоста- един от най-разпространените и прости видове механизми в света, присъстващ както в природата, така и в света, създаден от човека.Лостът се нарича твърдо, който може да се върти около определена ос. Лостът не е непременно дълъг и тънък предмет.
Човешкото тяло е като лост
В скелета на животните и хората всички кости, които имат известна свобода на движение, са лостове, например при хората - костите на крайниците, долната челюст, черепа, фалангите на пръстите.
Нека да разгледаме лакътната става. Радиусът и раменната кост са свързани заедно с хрущял, а бицепсите и трицепсите също са прикрепени към тях. Така получаваме най-простия механизъм на лоста.
Ако държите дъмбел от 3 кг в ръката си, каква сила развива мускулът ви? Съединението на костта и мускула е разделено от кост в съотношение 1 към 8, следователно мускулът развива сила от 24 кг! Оказва се, че сме по-силни от себе си. Но лостовата система на нашия скелет не ни позволява да използваме напълно силата си.
Ярък пример за по-успешно приложение на предимствата на ливъриджа в опорно-двигателния апарат на тялото са обратните задни колене при много животни (всички видове котки, коне и др.).
Техните кости са по-дълги от нашите, а специалната структура на задните им крака им позволява да използват силата на мускулите си много по-ефективно. Да, несъмнено техните мускули са много по-силни от нашите, но теглото им е с порядък по-голямо.
Средният кон тежи около 450 кг и може лесно да скочи на височина от около два метра. Вие и аз, за да направим такъв скок, трябва да сме майстори на спорта по високи скокове, въпреки че тежим 8-9 пъти по-малко от кон.
Тъй като си спомнихме за високи скокове, нека разгледаме вариантите за използване на лост, който е изобретен от човека. Високият скок на щека е много ясен пример.
С помощта на лост с дължина около три метра (прътът за високи скокове е дълъг около пет метра, следователно дългото рамо на лоста, започващо от сгъването на пръта в момента на скока, е около три метра) и правилното прилагайки сила, спортистът се издига на главозамайваща височина до шест метра.
Вземете химикал, напишете нещо или нарисувайте нещо и наблюдавайте химикала и движението на пръстите си. Скоро ще откриете, че дръжката е лост. Намерете своята опорна точка, оценете раменете си и се уверете, че в този случай губите в сила, но печелите в скорост и разстояние. Всъщност, когато пишете, силата на триене на стилуса върху хартията е малка, така че мускулите на пръстите не се напрягат твърде много. Но има видове работа, когато пръстите трябва да работят с пълен капацитет, преодолявайки значителни сили и в същото време да правят движения с изключителна точност: пръстите на хирург, музикант.
Лост в ежедневието
Лостовете също са често срещани в ежедневието. Много по-трудно бихте отворили здраво завит кран, ако той нямаше 4-6 см ръкохватка, която е малък, но много ефективен лост.
Същото важи и за гаечен ключ, който използвате за разхлабване или затягане на болт или гайка. Колкото по-дълъг е ключът, толкова по-лесно ще развиете тази гайка или обратното, толкова по-здраво можете да я затегнете.
При работа с особено големи и тежки болтове и гайки, например при ремонт на различни механизми, автомобили, металорежещи машини, използвайте гаечни ключове с дръжка до метър.
Друг ярък пример за лост в ежедневието е най-обикновената врата. Опитайте да отворите вратата, като я натиснете близо до пантите. Вратата ще се поддаде много трудно. Но колкото по-далеч от пантите на вратата е точката на прилагане на силата, толкова по-лесно ще ви бъде да отворите вратата.
В растенията лостовите елементи са по-рядко срещани, което се обяснява с ниската подвижност на растителния организъм. Типичен лост е ствол на дърво и корени. Корените на бор или дъб дълбоко в земята оказват огромно съпротивление, така че боровете и дъбовете почти никога не се изкореняват. Напротив, смърчовите дървета, които често имат повърхностен коренова система, се преобръщат много лесно.
„Инструментите за пробиване“ на много животни и растения - нокти, рога, зъби и шипове - са оформени като клин (модифицирана наклонена равнина); Заострената форма на главата на бързо движещите се риби също е подобна на клина. Много от тези клинове имат много гладки твърди повърхности, което им придава голяма острота.
Лостове в техниката
Естествено, лостовете също са повсеместни в технологиите.
Простият механизъм "лост" има две разновидности: блок и порта.
С помощта на лост малка сила може да балансира голяма сила. Помислете например за вдигане на кофа от кладенец. Лостът е порта за кладенец- дънер с прикрепена към него извита дръжка или колело.
Оста на въртене на портата минава през трупа. По-малката сила е силата на ръката на човека, а по-голямата е силата, с която кофата и висящата част на веригата дърпат надолу
Още преди нашата ера хората започнаха да използват лостове в строителството. 
Например, на снимката виждате използването на лост при изграждането на сграда. Вече знаем, че лостовете, блоковете и пресите ви позволяват да спечелите сила. Дали обаче такава печалба се дава „безплатно“?
При използване на лост по-дългият край изминава по-голямо разстояние. Така, натрупали сила, получаваме загуба на разстояние. Това означава, че повдигане на товар с малка сила голямо тегло, ние сме принудени да направим голям ход.
Най-очевидният пример е лостът за смяна на скоростите в автомобил. Късото рамо на лоста е частта, която виждате в кабината.
Дългото рамо на лоста е скрито под дъното на автомобила и е приблизително два пъти по-дълго от късото. Когато преместите лоста от едно положение в друго, дълго рамо в скоростната кутия премества съответните механизми.
Например, в спортните автомобили, за по-бърза смяна на предавките, лостът обикновено е монтиран къс и обхватът му на движение също е малък.
В този случай обаче водачът трябва да положи повече усилия за смяна на предавката. Напротив, при тежките превозни средства, където самите механизми са по-тежки, лостът е направен по-дълъг и обхватът му на движение също е по-дълъг, отколкото в лек автомобил.
Прост механизъм "наклонена равнина" и неговите две разновидности - клин и винт
Наклонената равнина се използва за повече преместване на тежки предмети високо нивобез да ги повдигате директно Ако трябва да повдигнете товар на височина, винаги е по-лесно да използвате леко повдигане, отколкото стръмно. Освен това, колкото по-стръмен е наклонът, толкова по-лесно е да завършите тази работа.
Тяло върху наклонена равнина се държи от сила, която... е толкова пъти по-малка от теглото на това тяло, колкото дължината на наклонената равнина е по-голяма от височината му.
Клин, забит в дънер, действа върху него отгоре надолу. В същото време той раздалечава получените половини наляво и надясно. Тоест клинът променя посоката на силата.
Така можем да се убедим, че лостовият механизъм е много разпространен както в природата, така и в нашето ежедневие, и то в различни механизми.
Освен това силата, с която той раздалечава половинките на дънера, е много по-голяма от силата, с която чукът действа върху клина. Следователно клинът също променя числената стойност на приложената сила.
Дървообработване и инструменти за градинарствопредставена от клин - рало, тесла, скоби, лопата, мотика. Земята се обработвала с плуг и брана. Те прибираха реколтата с помощта на гребла, коси и сърпове.
Винтът е вид наклонена равнина. С негова помощ можете да получите значително увеличение на силата.
Като завъртим гайката на болта, ние го повдигаме нагоре по наклонена равнина и придобиваме сила.
Чрез завъртане на дръжката на тирбушона по часовниковата стрелка караме винта на тирбушона да се движи надолу. Възниква трансформация на движението: въртеливото движение на тирбушона води до неговото транслационно движение.
